Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое понятия компьютерной графики, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое понятия компьютерной графики , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Компьютерная графика.
Важнейшая функция компьютера - обработка информации. Особо можно выделить обработку информации, связанную с изображениями. Она разделяется на три основные
направления: компьютерная графика (КГ), обработка и распознавание изображений. Задача компьютерной графики (Computer Graphics) - визуализация, то есть
создание изображения. Визуализация выполняется, исходя из описания (модели) того, что нужно отображать. Существует много методов и алгоритмов визуализации, которые
различаются между собою в зависимости от того что и как отображать. Например, отображение того, что может быть только в воображении человека — график функций,
диаграмма, схема, карта. Или наоборот, имитация трехмерной реальности — изображение сцен в компьютерных играх, художественных фильмах, тренажерах, в системах
архитектурного проектирования. Важными и связанными между собою факторами здесь являются: скорость изменения кадров, насыщенность сцены объектами, качество
изображения, учет особенностей графического устройства.
Обработка изображений (Computer Vision) — это преобразования изображений. Входными данными является изображение, и результат обработки — тоже изображение.
Примерами обработки изображений могут служить: повышение контраста, чѐткости, коррекция цветов, редукция цветов, сглаживание, уменьшение шумов и так далее. В
качестве материала для обработки могут использоваться космические снимки, сканированные изображения, радиолокационные, инфракрасные изображения и т. п.
Задачей обработки изображений может быть как улучшение в зависимости от определенного критерия (реставрация, восстановление), так и специальное
преобразование, кардинально меняющее изображения. В последнем случае обработка изображений может быть промежуточным этапом для дальнейшего распознавания
изображения. Например, перед распознаванием часто необходимо выделять контуры, создавать бинарное изображение, разделять по цветам. Методы обработки изображений
могут существенно отличаться в зависимости от того, каким путем получено изображение — синтезировано системой КГ либо это результат оцифровки черно-белой или цветной
фотографии.
Остановимся на некоторых характерных чертах, присущих отдельным областям компьютерной графики, попутно затрагивая используемые в них программные средства. Полиграфия Компьютерная графика начала своѐ распространение с полиграфии. Полиграфия –довольно сложное направление, требующее от работающего в этой области наибольшей широты знаний. Даже на поверхностный взгляд работа в полиграфии довольно разнообразна: создание визиток, бланков, рекламных листовок, буклетов и плакатов; работа в периодических изданиях (часто имеющих свою специфику). Для реализации этих задач предназначены специальные программы верстки. Программы верстки дают возможность соединять вместе текстовую и графическую информацию для создания информационных бюллетеней, журналов, брошюр и рекламной продукции. Среди наиболее популярных программ можно выделить Adobe PageMaker и QuarkXPress. Большинство программ верстки страниц используется для компоновки различных элементов на странице, а не для того, чтобы с нуля создавать в них текстовые или графические файлы. Тексты объѐмных документов, как правило, пишутся (набираются) в системах обработки текстов (текстовых редакторах типа MS Word), а затем импортируются в программы верстки.
Графика часто создаѐтся в программах черчения (деловой графики) и редактирования изображений, а затем импортируется в программу верстки страниц. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Хотя все основные программы верстки страниц обладают примерно одними и теми же возможностями, свою популярность они завоевали по разным причинам. Например, PageMaker традиционно считается самым лѐгким в использовании продуктом среди программ верстки страниц, в первую очередь из-за того, что в нѐм использован визуальный образ, знакомый большинству художников и дизайнеров. Конкурент и аналог PageMaker – QarkXPress – обычно используется для компьютеров на платформе Macintosh. Пакеты компьютерной графики для полиграфии позволяют дополнять текст иллюстрациями разного происхождения, создавать дизайн страниц и выводить полиграфическую продукцию на печать с высоким качеством. Мультимедиа Мультимедиа – это область компьютерной графики, связанная с созданием интерактивных энциклопедий, справочных систем, обучающих программ и интерфейсов к ним. В отличие от полиграфии, где дизайнер-полиграфист сотрудничает с печатником, дизайнер-мультимедийщик сотрудничает с программистом. Здесь требования к графике уже другие. Так, в полиграфии, например, файлы должны были иметь достаточно большое разрешение. В результате размеры файлов могут составлять десятки и даже сотни мегабайтов. В мультимедиа же ограничением служит разрешение экрана монитора и требование минимизации размеров файлов. Здесь контроль за качеством проще, чем в полиграфии, для него достаточно хорошего монитора. Для работы в этой области наряду с графическими редакторами необходимо знать программы создания мультимедиа- например Macromedia Director или MS Power Point. В создании новых версий презентационных пакетов можно отметить тенденцию всѐ более полного использования мультимедиа-возможностей и Интернета. Эти программы допускают удобный импорт видео- и звуковых файлов, в них предусмотрены средства анимации диаграмм
World Wide Web (WWW) Важным событием в жизни общества стало появление глобальной сети Internet. Сейчас происходит бурное развитие этой сети. Возрастают мощности каналов передачи данных, совершенствуются способы обмена и обработки информации. Сеть Internet используют всѐ больше людей в разных странах. Это способ общения людей, обмена информацией, сближения языков, распространения идей, новое пространство для бизнеса и т.п. Важное место в Internet занимает компьютерная графика. Всѐ больше совершенствуются способы передачи визуальной информации, разрабатываются более совершенные графические форматы, ощутимо желание использовать трѐхмерную графику, анимацию, весь спектр мультимедиа. Требования к созданию изображений для WWW очень противоречивы. С одной стороны, жѐсткие ограничения по снижению размеров файлов для минимизации времени их передачи в сети, с другой - необходимость сохранения качества передаваемой по сети "картинки". Каждый формат графических изображений, применѐнный в WWW, имеет свои особенности: JPEG, например, хорош для фотографий, а GIF – для векторных изображений. К тому же WWW имеет свою область цветового охвата, что необходимо учитывать при создании изображений. 3D-графика и компьютерная анимация Это ещѐ одно широкое и по-своему сложное направление, особый мир.
3D-графика – это создание искусственных предметов и персонажей, их анимация и совмещение с реальными предметами и интерьерами. В настоящий день определилось несколько перспективных направлений еѐ использования.
● Широкое применение 3D-графика находит в индустрии компьютерных игр.
Анимационные заставки, интерфейсы и персонажи компьютерных игр создаются в программах 3D-графики.
● Другая область применения 3D-графики–телевизионная реклама и оформление телевизионных каналов.
● Многие архитекторы и дизайнеры используют 3D-графику для построения макетов зданий и трѐхмерных моделей архитектурных памятников, которых ещѐ не существует в природе.
Освоение 3D-графики требует немало времени и мощных системных ресурсов. Чтобы результат выглядел фотореалистично, необходимо освоить не только 3D-моделирование, но и уметь правильно осветить сцену, найти хороший ракурс камеры, подобрать материал и текстуры. Всѐ это существенно влияет на качество графики.Трехмерная модель — это представление объекта или сцены в трехмерном пространстве, которое создается с помощью математических моделей.
Основные понятия трехмерного моделирования:
Вершина (Vertex): Это точка в трехмерном пространстве, которая определяет позицию объекта. Вершины объединяются для создания полигонов и других форм.
Полигон (Polygon): Это геометрическая фигура, определяемая тремя или более вершинами и соединенными сторонами. Полигоны используются для создания поверхностей объектов.
Меш (Mesh): Это коллекция полигонов, объединенных вместе для создания трехмерной модели объекта.
Текстура (Texture): Изображение, которое накладывается на поверхность объекта для придания ему визуального вида. Текстуры могут содержать цвета, изображения, шаблоны и другие визуальные данные.
Геометрические формы и примимтивы: точки, линии, поверхности и простые объемные фигуры, которые используются для представления объектов
Материал (Material): Это набор свойств, определяющих визуальное поведение объекта, такие как цвет, блеск, прозрачность и т. д. Материалы могут включать в себя текстуры и другие параметры.
Освещение (Lighting): Процесс имитации света и его воздействия на объекты в трехмерной сцене. Освещение может быть реалистичным или стилизованным в зависимости от требований проекта.
Камера (Camera): Это точка обзора, из которой наблюдается трехмерная сцена. Параметры камеры, такие как положение, направление, угол обзора и т. д., определяют, как будет отображаться сцена.
Трансформация (Transformation): Преобразование объектов в трехмерном пространстве, такое как перемещение (translation), поворот (rotation) и масштабирование (scaling). Трансформации используются для изменения положения, ориентации и размеров объектов.
(Voxel):Воксель представляет собой объемный элемент в трехмерной сетке, аналогичный пикселю в двумерной сетке.
Вершина (Vertex) и воксель (Voxel) - это два разных концепта, используемых в трехмерной графике, и они имеют разные цели и представления:
Вершина (Vertex):
Воксель (Voxel):
Эти основные понятия играют ключевую роль в создании трехмерных моделей и сцен, используемых в различных областях, таких как компьютерные игры, анимация, визуализация данных, архитектурное проектирование и промышленный дизайн.
Системы автоматизированного проектирования были исторически первыми интерактивными системами (САПР - английская аббревиатура CAD - Computer Aided Design), которые появились в 60-х годах. Они представляют собой значительный этап эволюции компьютеров и программного обеспечения. В системе интерактивной KГ пользователь воспринимает на дисплее изображение, представляющее некоторый СЛОЖНЫЙ объект и может вносить изменения в описание (модель) объекта (рис. 1.2). Такими изменениями могут быть как ввод и редактирование отдельных элементов, так и задание числовых значений для любых параметров, а также другие операции по вводу информации на основе восприятия изображений.
Системы типа САПР активно используются во многих областях, например, в машиностроении и электронике. Одними из первых были созданы САПР для проектирования самолетов, автомобилей, системы для разработки микроэлектронных интегральных схем, архитектурные системы и т.п. Такие системы сначала функционировали на довольно больших компьютерах. Потом получили распространение быстродействующие компьютеры среднего класса с развитыми графическими возможностями — графические рабочие станции. С возрастанием мощностей персональных компьютеров все чаше САПР начали использовать на дешевых массовых компьютерах, которые сейчас имеют достаточное быстродействие и объемы памяти для решения многих задач. Это привело к широкому распространению систем САПР.
● Одно из главных применений составляет их использование в различных областях инженерной конструкторской деятельности – от проектирования микросхем до создания самолѐтов.
● Другой важной областью применения САПР является строительство и архитектура.
● САПР используется и в медицине. Например, автоматизированное проектирование имплантантов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в ходе операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (результат положительный как с точки зрения пациента, так и с точки зрения врача).
Сегодня становятся все более популярными. Это относительно новая для массовых пользователей разновидность систем интерактивной компьютерной графики. Они интегрируют методы и технологии разнообразных областей - баз данных, геодезии, картографии, космонавтики, навигации и, конечно, компьютерной графики. Известны такие системы, как ArcGIS, AutoCAD Map, Maplnfo. Пример отечественных систем — ГИС "ОКО", "Визиком-Киев". Системы типа ГИС могут использовать значительные ресурсы компьютерных систем как в плане работы с базами данных, так и для визуализации объектов, находящихся на по-верхности Земли. Причем визуализацию необходимо делать с разными степенями детализации — как для Земли в целом, так и в границах отдельных участков.
Типичными для любой ГИС являются такие операции — ввод и редактирование объек-тов с учетом их расположения на поверхности Земли, формирование разнообразных цифровых моделей, запись в базы данных, выполнение разнообразных запросов к базам данных Важной функцией ГИС является анализ пространственных, топологических отношений множества объектов, расположенных на какой-то территории. Одной из функций также является спутниковая GPS-навигация. 1.2. Принципы организации графических программ Многие пользователи ПК связывают понятие компьютерной графики с программами, предназначенными для редактирования двухмерных цифровых изображений. Это программное обеспечение по принципу действия и функциональному назначению можно разделить на 3 группы:
Наиболее широко в компьютерной графике представлены первые 2 типа программ: растровые и векторные. Важно понимать принципиальные отличия между двумя этими типами ПО, так как каждый из них имеет свои сильные и слабые стороны. О фрактальной графике разговор особый. Она занимает промежуточное положение между растровыми и векторными программами. Кроме того, фрактальные узоры часто используют в качестве красивых фронтальных заливок в редакторах растровой и векторной графики. Двухмерная, или 2D-графика,– это основа всей компьютерной графики (в том числе и 3D-графики). Ни один компьютерный художник-дизайнер не может плодотворно работать над своими проектами без понимания базовых положений двухмерной графики.
Большинство программ для редактирования изображений-Addobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или MS Paint являются растровыми программами. В них изображение формируется из решѐтки крошечных квадратиков, именуемых пикселами. Поскольку каждый пиксел на экране компьютера отображѐн в специальном месте экрана, то программы, которые создают изображение таким способом, называют побитовыми, или программами с побитовым отображением (bitmap). Решѐтку (или матрицу), образуемую пикселами, называют растром. Поэтому программы с побитовым отображением также называются растровыми программами. Как создаѐтся цифровое изображение? Многие программы для обработки изображений, такие как Addobe Photoshop, позволяют выбирать нужные электронные кисть, цвет и краску. Иногда конечный результат неотличим от традиционной живописи, но, в общем, возможности компьютера гораздо шире традиционных. Большинство цифровых изображений сначала поступают в компьютер при помощи сканера или цифрового фотоаппарата. С помощью сканера можно оцифровать слайд, фотографию путѐм преобразования изображения в цифровые данные. Методика сканирования изображения с последующими операциями цветокоррекции и ретуширования наиболее часто используется в печатной компьютерной продукции, в первую очередь при создании рекламных объявлений и обложек журналов. Компьютер может поменять цвет вашей причѐски или глаз, отретушировать родинку на щеке, изменить цвет или фон вашей фотографии, а также убрать все недостатки и дефекты. Для привлечения внимания зрителей компьютерные художники часто добавляют к фотографиям в журналах и рекламным объявлениям специальные эффекты, создавая сложные коллажи.
Процесс оцифровывания изображения посредством цифрового фотоаппарата несложен – человек просто направляет аппарат на объект съѐмки и нажимает спуск. Изображение мгновенно оцифровывается и записывается в запоминающее устройство внутри фотоаппарата. Вам не нужно покупать и проявлять плѐнку – еѐ просто нет. Вместо вывода изображения на слайды или печати фотографий оно загружается в компьютер по кабельной линии. Когда изображение появляется на экране компьютера, вы можете изменять его цвета, ретушировать, крутить-вертеть, изгибать, искажать для создания специальных эффектов в программах-редакторах изображений: Adobe Photoshop, Corel PHOTO-PAINT или каких-то других, более удобных для пользователя. Растровые программы предназначены в основном для редактирования изображений, обеспечивая возможность цветокоррекции, ретуши и создания специальных эффектов на базе цифровых изображений. Пользуясь программными продуктами для формирования изображений, такими как Adobe Photoshop или Corel PHOTO-PAINT, вы можете создавать коллажи, виньетки, фотомонтажи и подготавливать цветные изображения для вывода на печать. На сегодняшний день программы редактирования изображений используются при производстве практически всех печатных изображений, где необходима фотография. Их применяют для стирания морщин с лиц моделей, придания ярких красок мрачным и пасмурным дням и изменения общего настроения посредством специальных световых эффектов. Они также широко используются производителями мультимедиа для создания текстовых и фоновых эффектов и для изменения количества цветов изображения. Векторные программы Изображение, созданное в векторных программах, основывается на математических формулах, а не на координатах пикселов. Составляющие основу таких изображений кривые и прямые линии называются векторами. Так как при задании объектов на экране используются математические формулы, то отдельные элементы, изображения, создаваемые в векторных программах, – например, Adobe Illustrator, CorelDRAW и Macromedia FreeHand, – можно легко перемещать, увеличивать или уменьшать без проявления «эффекта ступенек». Так, для перемещения объекта достаточно перетащить его мышью. Компьютер автоматически пересчитывает его размер и новое местоположение. Поскольку в этом случае изображение создаѐтся математически, векторные программы используются тогда, когда нужны чѐткие линии. Они часто применяются при создании логотипов, шрифтов для вывода на плоттер и различных чертежей. Когда вы видите изображение, созданное в векторной программе, его качество зависит не от исходного разрешения изображения, а от разрешающей способности устройства вывода (монитора, принтера, плоттера…). Так как качество изображения не основывается на разрешении, то изображение, созданное в векторных программах, как правило, имеет меньший объѐм файлов, чем построенное в программах побитового отображения. В векторных программах нет проблем и со шрифтами – большие шрифтовые массивы не образуют файлов огромного размера. Фрактальные программы Фрактал - это объект довольно сложной формы, которая получена в результате выполнения простого итерационного цикла над формой начальной, элементарной. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. Объект называют самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга.
Таким образом, в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале. Например, снежинка несет информацию о снежном сугробе, а горный камень имеет те же самые очертания, и что и горный хребет. Благодаря этому свойству можно использовать фракталы для генерирования поверхности местности, которая походит на саму себя, независимо от масштаба, в котором она отображена. Программы, получающие в последнее время широкое распространение и созданные по принципу генерации самоподобных фигур, явлются прекрасным инструментом в руках дизайнера, художника, разработчика WEB-приложений. Отдельное перспективно напрвление развития фрактальных программ — создание алгоритма фрактального сжатия графической информации. Более подробно о фрактальной графике будет рассказано в главе 5.
Исследование, описанное в статье про понятия компьютерной графики, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое понятия компьютерной графики и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Компьютерная графика
Комментарии
Оставить комментарий
Компьютерная графика
Термины: Компьютерная графика