1 Основные понятия компьютерной графики.

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 изо-
бражений 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.

инструменты рисования на компьютер;

● библиотеку готовых изображений;

● набор шрифтов;

● набор спецэффектов;

● а также быть совместимым с другими графическими программами.

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). Об этом говорит сайт https://intellect.icu . 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. 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.

САПР и деловая графика 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).

Геоинформационные системы (ГИС)

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: ● растровая графика ● векторная графика ● фрактальная графика 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.

Растровые программы

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