Достоїнства растрової графіки.

Поняття «комп'ютерна графіка» дуже часто трактується по-різному. З одних джерел комп'ютерна графіка - це область інформатики, що займається проблемами одержання різних зображень (малюнків, креслень, мультиплікації) на комп'ютері. З інших - комп'ютерна графіка - це нова галузь знань, що, з одного боку, представляє комплекс апаратних і програмних засобів, використовуваних для формування, перетворення й видачі інформації у візуальній формі на засоби відображення ЕОМ. З іншого боку, під комп'ютерною графікою розуміють сукупність методів і прийомів для перетворення за допомогою ЕОМ даних у графічне подання.

А на думку художника Максима Вікторовича Кудерского, члена Союзу художників Росії, комп'ютерна графіка - це вид мистецтва. Причому по творчих витратах, як він уважає, створення твору мистецтва засобами комп'ютерної графіки навіть більше трудомістка справа, чим звичайна робота живописця.

Взагалі, у широкому змісті слова, комп'ютерна графіка - це все, для чого використається візуальне, образне середовище відображення на моніторі. Якщо звузити поняття до практичного використання, під комп'ютерною графікою буде розумітися процес створення, обробки й виводу зображень різного роду за допомогою комп'ютера.

Комп'ютерна або машинна графіка - це цілком самостійна область людської діяльності, зі своїми проблемами й специфікою. Комп'ютерна графіка - це й нові ефективні технічні засоби для проектувальників, конструкторів і дослідників, і програмні системи й машинні мови, і нові наукові, навчальні дисципліни, що народилися на базі синтезу таких наук як аналітичної, прикладна й нарисна геометрії, програмування для ПК, методи обчислювальної математики й т.п. Машина наочно зображує такі складні геометричні об'єкти, які раніше математики навіть не намагалися зобразити.

Саме поняття "комп'ютерна графіка" уже досить відомо - це створення малюнків і креслень за допомогою комп'ютера. А от комп'ютерна анімація - це трохи більше широке явище, що сполучає комп'ютерний малюнок (або моделювання) з рухом. Взагалі ж "анімацією" освічений мир називає той вид мистецтва, що у нас у Росії зветься мультиплікацією. "Animate" - по-англійському й по-французькому значить "пожвавлювати", "надихати". "Animation" - це пожвавлення або наснага. До речі, слово "реанімація" - того ж походження: "ре" "повторне", "анімація" - "пожвавлення". Справа в тому, що звичне слово "мультиплікація" - від англійського "multiplication" (множення), зовсім не відбиває ні сутність, ні технологію мультфільмів. Отже, комп'ютерна анімація - це анімація, створена за допомогою комп'ютера.

Під графічною інформацією розуміються моделі об'єктів і їхнього зображення. Інтерактивна комп'ютерна графіка - це так само використання комп'ютерів для підготовки й відтворення зображень, але при цьому користувач має можливість оперативно вносити зміни в зображення безпосередньо в процесі його відтворення, тобто передбачається можливість роботи із графікою в режимі діалогу в реальному масштабі часу. Інтерактивна графіка являє собою важливий розділ комп'ютерної графіки, коли користувач має можливість динамічно управляти вмістом зображення, його формою, розміром і кольорами на поверхні дисплея за допомогою інтерактивних пристроїв керування.

У комп'ютерній графіці розглядаються наступні завдання:

1. Подання зображення в комп'ютерній графіці;

2. Підготовка зображення до візуалізації;

3. Створення зображення;

4. Здійснення дій із зображенням.

Комп'ютерна графіка підрозділяється на:

- статичну (нерухома)

- динамічну (анімація, комп'ютерна мультиплікація).

Кожна з яких у свою чергу ділиться на 2-х мірну й 3-х мірну.

Залежно від способу формування зображень, комп'ютерну графіку прийнято ділити на:

- растрову;

- векторну;

- фрактальну.

Окремим предметом dважається тривимірна графіка, що вивчає прийоми й методи побудови об'ємних моделей об'єктів у віртуальному просторі.

Роздільна здатність - це ступінь деталізації зображення, число пикселsd, що відводять на одиницю площі. Тому є сенс говорити про роздільнe здатність зображення тільки стосовно до якого-небудь пристрою уведення або виводу зображення. Наприклад, поки звичайна фотографія розміщена на твердому носії, не можна сказати про її роздільну здатність. Але як тільки ми спробуємо ввести цю фотографію в комп'ютер через сканер, нам необхідно буде визначити роздільну здатність оригіналу, тобто вказати кількість точок, зчитувальних сканером з одного квадратного дюйма.

Оскільки зображення можна розглядати стосовно до різних пристроїв, то варто розрізняти:

- роздільну здатність екрана,

- роздільну здатність друкувального пристрою,

- роздільну здатність зображення.

Роздільна здатність екрана - це властивість комп'ютерної системи (залежить від монітора й відеокарти) і операційної системи (наприклад, залежить від налаштувань Windows). Роздільна здатність екрана вимірюється в пикселях і визначає розмір зображення, що може поміститися на екрані.

Роздільна здатність принтера - це властивість принтера, що виражає кількість окремих точок, які можуть бути надруковані на ділянці одиничної довжини. Вона виміряється в одиницях dpi (скор. dpi - dot per inch – точки на дюйм) і визначає розмір зображення при заданій якості або, навпаки, якість зображення при заданому розмірі.

Роздільна здатність зображення - це властивість самого зображення. Вона теж вимірюється в точках на дюйм і задається при створенні зображення в графічному редакторі або за допомогою сканера. Чим більша роздільна здатність зображення, тим більша величина файлу зображення. Значення роздільної здатності зображення зберігається у файлі зображення й нерозривно пов'язане з іншою властивістю зображення - його фізичним розміром.

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

Якщо зображення готують для демонстрації на екрані, то його ширину й висоту задають у пикселях, щоб знати, яку частину екрана воно займає.

Якщо зображення готують для друку, то його розмір задають в одиницях довжини, щоб знати, яку частини аркуша паперу воно займе.

Кожний піксель растрового зображення містить інформацію про кольори. Подання інформації в комп'ютері ґрунтується на двійковій системі числення, Мінімальний розмір колірної інформації в пікселе - 1 біт, тобто в найпростішому випадку пікселі на екрані можуть бути «включені» або «виключені», являючи собою білий і чорний кольори. Кількість відтінків, які може відтворювати окремий пиксель визначається глибиною кольорів (максимум - 32 біта), що дозволяє показувати на екрані монітора до 16,7 млн. колірних відтінків.

До повноколірних (true color) відносяться типи зображень із глибиною кольорів не менш 24 біт, тобто кожний пиксель такого зображення кодується як мінімум 24 бітами, що дає можливість відобразити не менш 16,7 мільйона відтінків. Тому іноді полноцветные типи зображення називають True Color (справжні кольори).

Якщо ми працюємо із чорно-білими зображеннями, то кольори кодується нулем або одиницею. Ніяких проблем у цьому випадку не виникає. Для нескладних малюнків, що містять 256 кольорів або стільки ж градацій сірих кольорів, неважко пронумерувати всі використовувані кольори. Але, для зображень у реальних кольорах, що містить мільйони різних відтінків, проста нумерація не підходить. Для них розроблені кілька моделей подання кольору, що допомагають однозначно визначити будь-який відтінок. Колірні моделі дозволяють за допомогою математичного апарата описати певні колірні області спектра. Колірна модель (режим) являє собою правило позначення кольорів пікселів документа.

Найпоширенішими колірними моделями є:

- бітовий - 2 кольори - чорний і білий;

- cірий - 256 градацій сірого;

- RGB - red, green, blue - червоний, зелений, синій;

- CMYK – Cyan, Magenta, Yellow, black – блакитний, пурпурний, жовтий, чорний.

Різні режими потрібні для того, щоб відобразити у файлі особливості наступного виводу зображення на який-небудь пристрій або збереження у файлі. Різні пристрої висновку зображень можуть працювати по різних принципах, використовуючи фізичні явища, що не мають один з одним практично нічого загального. Наприклад, на екрані монітора з

Рисунок 2.1 – Кольорові моделі

електронно-променевою трубкою (а також аналогічного телевізора) зображення будується за допомогою засветки люмінофора пучком електронів. При такому впливі люмінофор починає випромінювати світло. Залежно від складу люмінофора, це світло має те або інше фарбування. Для формування полноцветного зображення використається люмінофор зі світінням трьох квітів - червоним, зеленим і синім. Тому такий метод формування кольори називають RGB (мал.1.4.) (Red, Green, Blue - Червоний, Зелений, Синій). Таке подання кольорів (колірну модель) називають аддитивной (підсумовуючої).

При виведенні зображення на друк використовуються інші технології. Це може бути, наприклад, струминний друк або багатоколірний друк на типографській машині. У цьому випадку зображення на папері створюється за допомогою чорнила різних кольорів. Накладаючись на папір і один на одного, чорнило поглинають частина світла, що проходить крізь них і відбивається від паперу. Таким чином, відбиті від картинки кольори набувають того або іншого забарвлення, залежно від того, які барвники й у яких кількостях були використані при друці.

Звичайно при такому способі передачі кольору для одержання проміжних відтінків використовується чорнило чотирьох кольорів: блакитний, пурпурний, жовтий і чорний. Таку колірну модель називають CMYK (рис.2.1) - Cyan, Magenta, Yellow, Blасk (Блакитний, Пурпурний, Жовтий, Чорний).

Оскільки в колірній моделі CMYK відтінки утворюються шляхом виключення певних складових з білого, її називають субтрактивною (виключаючою). Крім різних друкувальних пристроїв, ця колірна модель використається у фотоплівці й фотопапері. Там також утримуються шари, чутливі до блакитного, жовтого й пурпурного світла.

Растрова графіка - машинна графіка, у якій зображення представляється двовимірним масивом точок (елементів растра), кольори і яскравість кожної з яких задається незалежно. Растр (растровий масив) - подання зображення у вигляді двовимірного масиву точок , упорядкованих у ряди й стовпці. Для кожної точки растра вказується кольори і яскравість.

Піксель - елемент (крапка) растра (pixel - скорочення від слів picture element, тобто елемент зображення), мінімальна одиниця зображення, кольори і яскравість якої можна задати незалежно від іншого зображення. Піксель - основний елемент, цеглинка всіх растрових зображень.

Терміном піксель крім окремого елемента растрового зображення відображають також окрему точку на зображенні, окрему точку на екрані комп'ютера, окрему точку на зображенні, надрукованому на принтері. Звичайно використають терміни:

- піксель - при посиланні на окремий елемент растрового зображення;

- відеопіксель - при посиланні на елемент зображення екрана комп'ютера;

- точка - при посиланні на окрему точку, створювану на папері.

Векторна графіка описує зображення за допомогою математичних формул. По своїй суті будь-яке зображення можна розкласти на безліч простих об'єктів, як те - контури, графічні примітиви й т.д. Будь-який такий простий об'єкт складається з контуру й заливки.

Основна перевага векторної графіки полягає в тому, що при зміні масштабу зображення воно не губить своєї якості. Звідси треба й інший висновок - при зміні розмірів зображення не змінюється розмір файлу. Адже формули, що описують зображення, залишаються ті ж, міняється тільки коефіцієнт пропорційності. З іншого боку, такий спосіб зберігання інформації має й свої недоліки. Наприклад, якщо робити дуже складну геометричну фігуру (особливо якщо їх багато), те розмір "векторного" файлу може бути набагато більше, ніж його "растровий" аналог через складність формул, що описують таке зображення.

Із усього вищесказаного можна зробити висновок, що векторну графіку варто застосовувати для зображень, що не мають великої кількості колірних фонів, півтонів і відтінків. Наприклад, оформлення текстів, створення логотипів і т.д.

Векторну графіку часто називають об’єктно-орієнтованою графікою або креслярською графікою.

Прості об'єкти, такі як кола, лінії, сфери, куби, заповнювачі (області однотонного або кольори, що змінюється, для заповнення частин об'єктів) і т.п., називаються примітивами й використовуються при створенні більш складних об'єктів. У векторній графіці зображення створюються шляхом комбінації різних об'єктів.

Файли векторної графіки можуть містити растрові зображення в якості одного з типів об'єктів, що представляє набір інструкцій для комп'ютера, такий растровий фрагмент можна, як правило, тільки масштабувати, але не редагувати. Існують програми підтримуючі обидва типи об'єктів і дозволяють працювати як з растровим так і з векторним зображенням одночасно, хоча формати растрових файлів описують растрові зображення більш ефективно.

Файли векторної графіки можуть містити кілька різних елементів:

- набори векторних команд;

- таблиці інформації про кольори малюнка;

- дані про шрифти, які можуть бути включені в малюнок.

Складність векторних форматів визначається кількістю можливих команд опису об'єктів. Векторні формати файлів можуть розрізнятися способом кодування даних, мати різні колірні можливості. Кольори об'єкта зберігається у вигляді частини його векторного опису.

Фрактальна графіка, як і векторна, заснована на математичних обчисленнях. Базовим елементом фрактальной графіки є сама математична формула, тобто ніяких об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається й зображення будується винятково по рівняннях. Таким чином, будують як найпростіші регулярні структури, так і складні ілюстрації, що імітують природні ландшафти й тривимірні об'єкти.Фрактальна графіка, як і векторна - обчислювальна, але відрізняється від її тим, що ніякі об'єкти в пам'яті комп'ютера не зберігаються. Зображення будується по рівнянню (або по системі рівнянь), тому нічого, крім формули, зберігати не треба. Змінивши коефіцієнти в рівнянні, можна одержати зовсім іншу картину. Здатність фрактальной графіки моделювати образи живої природи обчислювальним шляхом часто використають для автоматичної генерації незвичайних ілюстрацій.

Растрова графіка ефективно представляє реальні образи, тому що людське око пристосоване для сприйняття миру як величезних наборів дискретних елементів, що утворять предмети. Гарне растрове зображення виглядає реально й природно

Растрове зображення найбільш адаптоване для розповсюджених растрових пристроїв висновку - лазерних принтерів і ін.

Недоліки.

Займають великий обсяг пам'яті.

Редагування більших растрових зображень, що займають більші масиви пам'яті, вимагають більші ресурси комп'ютера й, отже, вимагають більшого часу.

Трудомісткий процес редагування растрових зображень.

При збільшенні розмірів зображення сильно погіршується якість.

Застосування: обробка фотозображень, художня графіка, реставраційні роботи, робота зі сканером.