A számítógépes grafika fő típusai
A képalkotás módszere a grafika alapvető besorolási jellemzője, mivel nemcsak a képernyőn megjelenített kép minőségét alapozza meg, hanem meghatározza a képfelépítés szerkesztési képességét, tárolási kapacitását és a grafikus objektum viselkedését a monitor különböző műszaki jellemzői alatt. Ezen az alapon háromféle számítógépes grafika különböztethető meg: raszter, vektor és fraktál.
A vektorgrafika fő eleme a vonal, amely a legegyszerűbb objektumok (geometriai primitívumok), például ívek, körök, sokszögek stb. Alapja. Ezeket a primitíveket és azok kombinációit bonyolultabb képek létrehozására használják. Bármely vektorgrafikus képet objektumkészletként (2. Ábra) ábrázolhatunk, amelyek egymáshoz képest bizonyos módon vannak elrendezve.
2. ábra. Vektoros kép és alkotóelemei
A vektorgrafika alapja a kép kontúrvonalát alkotó képernyőpontok koordinátáinak kiszámítása, valamint a geometriai ábrák tulajdonságainak matematikai ábrázolása. A vektoros grafika a képalkotáshoz a koordináta módszert használja. A számítógépes parancsok és a matematikai képletek kombinációi lehetővé teszik a számítógépes eszközök (pl. Monitor és nyomtató) kiszámításához, hogy vektoros objektumok rajzolásakor valós pontokat kell elhelyezni. Ezért a vektoros grafika gyakran objektumorientált vagy rajzrajz.
Vektor grafikus objektum két elemből: egy áramkört és annak belső, amely üres lehet, vagy egy kitöltőszínt, a színváltozás (gradiens), vagy rajz. Az áramkör lehet zárt vagy nyitott. Vektorobjektumban kettős függvényt hajt végre. Először egy kontúr segítségével megváltoztathatja az objektum alakját. Másodszor, egy vektorobjektum kontúrja kiállítható (akkor a stroke szerepe lesz), előre beállíthatja annak színét, vastagságát és vonalstílusát. A vektoros grafika a görbék és színtöltések matematikai leírását is tartalmazza.
A vektoros grafika fontos előnye a képek skálázhatósága. Az ábra méretének megváltoztatásakor a megfelelő koefficienseket újraszámolják a primitív egyenletek matematikai képleteiben, és a vonalak ezen egyenletekből épülnek fel. Ennek eredményeképpen a raszterképekre jellemző tárgy nem torzul. Tehát a vektor kép létrehozásához bonyolultabb, de könnyebb szerkeszteni (bármikor megváltoztathatja a kontúr változás kitöltés, csökkentheti vagy növelheti a méretek és arányok, hogy cserélje ki az egyik eleme egy másik, és így tovább).
A vektoros képek további plusz mérete (a fájl által elfoglalt lemezterület nagysága), ami sokkal kisebb, mint a raszteres, mivel a számítógép memóriájában a grafikák mindegyik objektuma matematikai egyenletként van tárolva, míg az egyes pontok (koordináták , intenzitás, szín) a rasztergrafikus fájlban külön írják le, így a nagyméretű fájlméretek.
A méretezhetőség és a fájlméret mellett a vektoros grafika előnyei közé tartozik a rajzvonalak magas minősége és a képelemek független szerkesztésének lehetősége. Mivel a vektoros grafika nem függ a felbontástól, a vektoros kép különböző kimeneti eszközökben jeleníthető meg, különböző felbontások nélkül, minőségi veszteség nélkül.
A vektoros grafika főbb hátrányai a következők: a színárnyalatok átvitelének összetettsége és a színek sima átmenete; képtelenek a fotorealisztikus képeket megjeleníteni; kis képfeldolgozási lehetőségek.
Példák a vektoros képek felhasználására a kultúra és a művészet területén, a következőket lehet idézni.
A vektoros számítógépes grafika objektum-orientált, azaz. a kép minden eleme különálló objektum, amelyhez megváltoztathatja a tulajdonságokat. Ez például a kompozíció törvényeinek tanulmányozására használható: ritmus, tárgyi-összetételi központ keresése, szimmetria és aszimmetria, összetételbeli párhuzamosság,
A kontúr könnyen szerkeszthető, lineáris rajzra, üvegtermékek, kerámiák és más műanyagok tervezésére alkalmazható.
Művészetek és kézművesek esetében a vektoros számítógépes grafikák lehetővé teszik, hogy egy díszítőelemet egy körben, négyzetben vagy szalagon dolgozzon. Miután elkészített egy jelentést vagy egy díszítőelemet, a vektoros grafika lehetővé teszi további rajzok nélküli reprodukálását, ami különösen értékes a kreatív keresés folyamatában.
Rasztergrafika - ez létrehozott képek hatása alatt billentyűzet parancsok vagy jeleket a manipulátor-típusú egér és képolvasás és a „capture” származó képek digitális eszközök (3. ábra).
3. ábra. Példa egy bittérképes képre
A raszteres ábrázolás általában grafikus képek feldolgozására szolgál sok részlet és árnyalattal, például fotókkal, képek készítéséhez, más programokhoz való használatra, interneten való közzétételre, különféle szoftveres szűrők segítségével különféle művészi effektek létrehozására.
A bitképes kép alapvető minimális eleme egy pont - ez pixel (a PICture ELement), egy pixel vagy egy pixel.
Megjegyzés: A képpontot a monitor képernyőjén egy pontnak is nevezik, és egy külön pontot a nyomtató által kinyomtatott képen.
A pixeleket rögzített vonalak mentén helyezik el (raszterek), összeadva egy rajzot.
A raszterképek számos olyan jellemzővel rendelkeznek, amelyeket számítógépen kell rögzíteni. A képpontok képmérete, helyszíne és színe azoknak a főbb jellemzőknek, amelyeket a bitképfájlnak meg kell őriznie a kép létrehozásához. A pixelet az áttetszőség is jellemzi, amikor az elemek egymásra helyezkednek.
A bitképes kép hossza egy bizonyos számú pixelt tartalmaz. Ezt az értéket felbontásnak nevezik, és pixelenként (ppi) vagy pontonként (dpi) mérve. Minél nagyobb a felbontás, annál több képpontot egy hüvelykben kell keverni, és annál jobb a kép.
Megjegyzés: A monitor képernyő standard felbontása (72 ppi) a legkisebb felbontás, amikor az emberi szem megkülönbözteti a "képet" egészként, nem pedig "négyzetek készletként".
A raszterkép felbontását a felhasználó határozza meg, ha a képet digitalizálja egy szkenner vagy egy digitális fényképezőgép segítségével, vagy képfeldolgozó vagy szerkesztő programban van létrehozva.
A nyomtató felbontása a hüvelykenként megjelenő pontok számához kapcsolódik, és a nyomtatás során másolható. A lézer és a tintasugaras nyomtatók technikai felbontása 600-1 1200 dpi, és alkalmasak 150-300 ppi felbontású tonális képek nyomtatására. A nyomtató műszaki felbontása és a kép felbontása közötti különbség négyszer eltérő. Ha a tintasugaras színes nyomtató felbontása 800 dpi, akkor a nyomtatóra nyomtatott képnek 200 ppi felbontásúnak kell lennie.
A rasztergrafika fő előnyei:
§ magas képminőség (a megfelelő felbontással);
§ színárnyalatok és sima színátmenetek pontos átvitelét;
§ számos feldolgozási algoritmus, különböző hatások elérése érdekében;
§ képes fotorealisztikus képek megjelenítésére.
Megjegyezzük azonban az alábbi hiányosságokat:
§ nagy mennyiségű szükséges lemez és RAM, mivel minden pixel kódolva van a kép tárolása és feldolgozása során.
§ A komplex kép önkényes elemekké történő felosztásának problémái, külön használatra és szerkesztésre.
§ A kép méretezésének összetettsége.
A raszteres grafikák skálázásakor a megjelenítés minősége változhat, mivel a képpontokat a hálózat mentén osztják el. Sajnálatos módon a két irányban történő átméretezés általában csökkenti a minőséget. Ha a kép nagyított, az egyes képpontok láthatóvá válnak, a redukciónál nehéz kiszámítani a kép színét, amelyet különböző színű pixelek egyesítésével nyernek, és a kis részleteket is el lehet veszíteni, és a feliratok deformálódhatnak.
A raszteres grafika kimenete a kisebb felbontású eszközöknél, mint maga a kép felbontása, szintén csökkenti a minőségét.
Ha összehasonlítja a raszteres és a vektoros képek érdemeit és hátrányait, akkor láthatjuk, hogy alapvetően egymást kölcsönösen kiegészítik. Jelenleg a raszteres és vektoros képek feldolgozásának módszerei fokozatosan megszakadnak, azaz van egy új osztály a képek kevert - raszter-vektor (például vektoros képek raszteres képeket háttérként vagy kitöltése körvonalait).
A fraktál grafikák (4. Ábra) matematikai alapot nyújtanak a fraktál geometriához, amelyben az örökös objektumok geometriai tulajdonságainak úgynevezett "szülői" örökségének elve a képalkotás módszerén alapul.
4. ábra. Példák a fraktál képekre
A fraktál olyan szerkezetet alkot, amely bizonyos értelemben az egészhez hasonló. A fraktálok egyik fő tulajdonsága az önhasonlóság. Egy objektumot önállónak neveznek, ha egy objektum kibővített része hasonló az objektumhoz és egymáshoz. Ahhoz, hogy ezt a definíciót parafrazáljunk, azt mondhatjuk, hogy a legegyszerűbb esetben a fraktál egy kis része tartalmaz információt az egész fraktálról.
Olyan objektum, amelynek kicsi elemei megismételik az egész objektum tulajdonságait, fraktál alaknak nevezzük. Az öröklés folyamata ilyen számban határozatlan ideig folytatható. A fraktál grafikák lehetővé teszik az absztrakt kompozíciók létrehozását, ahol olyan kompozíciós technikákat alkalmazhat, mint a horizontális és a függőleges, az átlós irányok, a szimmetria és az aszimmetria stb.
Változtatásával a szín, és összekapcsolják fraktál alakzatok is lehet modellezni a képeket a szerves és szervetlen jellegű (például egy fa ága, vagy hópelyhek), valamint minősül „fraktál készítmény” a kapott számadatok. A fraktál geometria elengedhetetlen a mesterséges felhők, hegyek, a tenger felszínének megteremtésében. A fraktál grafikát sikeresen használhatjuk dekoratív kompozíció készítésére vagy díszítésre. A számítógép képernyőjén a geometriai fraktálok a számítógép által egy adott program által készített minták.
5. ábra. Példa egy háromdimenziós képre
A 3D-s számítógépes grafika lehetővé teszi háromdimenziós térfogati jelenetek létrehozását a fényviszonyok modellezésével és a látómező telepítésével. A háromdimenziós kép (vagy karakter) modellezzük, és költözött a virtuális térben, a természetes környezetre vagy a belső, valamint animációs lehetővé teszi, hogy a tárgy minden szempontból, hogy mozog egy mesterséges környezet és a tér, természetesen, ha ehhez speciális effektusok.
A művészeti és kézműves háromdimenziós számítógépes grafika teszi prototípus jövőbeli termékek átadása textúra és textúrája anyagok, amelyekből ezek a termékek készülnek. A lehetőség, hogy bármely szempontjából az elrendezés a termék a kiviteli alak az anyag lehetővé teszi, hogy a változtatásokat és korrekciókat annak alakját vagy arányait, amely lehet után már nem lehetséges az üzemeltetés megkezdése (például ékszereket, dekoratív öntése és mások.). Ugyanebben az irányban a 3D grafika használható a szobrászat, a formatervezés, a művészeti grafikák stb. Támogatására.
A 3D-s 3D-s animáció és a speciális effektusok szintén 3D-s grafikával készülnek.