Компьютерная графика. Общие понятия. Возможности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Компьютерная графика. Общие понятия. Возможности

Виды компьютерной графики

Различают три вида компьютерной графики: растровая графика, векторная графика и фрактальная графика. Они отличаются, прежде всего, принципами формирования изображения.

Существует также трехмерная компьютерная графика ( 3D графика) О ней будет немного сказано в конце статьи.

Растровая графика применяется при разработке электронных и полиграфических изданий. Иллюстрации, выполненные средствами растровой графики, могут создаваться вручную с помощью компьютерных программ, но чаще для этой цели используются готовые изображения (рисунки, фотографии, сканированные или перенесенные на компьютер с цифровых фото- или видеокамер).

Векторная графика, наоборот, предназначена, в первую очередь, для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, решаются средствами векторной графики намного проще. Подготовка высокохудожественных произведений в этом случае требует большего профессионализма и становится скорее исключением, чем правилом.

Фрактальная графика является программным средством автоматической генерации изображений путем математических расчетов. Создание фрактальной художественной композиции состоит не в рисовании или оформлении, а в программировании.

Фрактальную графику чаще применяют для создания необычных текстур, фонов или отдельных элементов будущих изображений, обрабатываемых в других графических редакторах.

Растровая графика

В растровой графике основным элементом является точка. Множество точек, имеющих различные цвета и градации яркости, составляет видимое изображение. Если изображение экранное, то эта точка называется пикселем. В зависимости от того, на какое разрешение экрана настроена операционная система компьютера, на экране могут размещаться изображения, имеющие 800х600, 1024х768 и более пикселей. С размером изображения непосредственно связано его разрешение. Этот параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi). Так, например, у монитора с диагональю 15 дюймов в режиме 800х600 пикселей разрешение экранного изображения составляет 72 dpi. Большой объем данных - это недостаток растровых изображений, хотя при использовании современных компьютеров он в значительной степени нивелируется. Второй недостаток растровых изображений связан с невозможностью их увеличения. Поскольку изображение состоит из дискретных элементов (точек), то при увеличении эти точки становятся крупнее, никаких дополнительных деталей рассмотреть не удается, увеличенное изображение становится искаженным (ступенчатым, размытым). 

компьютерный графика трехмерный photoshop

Векторная графика

Если в растровой графике основным элементом является точка, то в графике векторной основной элемент - линия. Линия является также элементарным объектом векторной графики. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные, например, объект «четырехугольник» можно рассматривать как четыре связанные линии, а объект «куб» - как двенадцать связанных линий или как шесть связанных четырехугольников. Таким образом, векторная графика является объектно-ориентированной графикой. Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам относятся: форма линии, ее толщина, цвет, характер линии (сплошная, пунктирная и т.п.). Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренние области замкнутых контуров могут быть заполнены цветом, текстурой, картой на основе какого-либо изображения. Если линия не замкнута, она имеет две вершины, которые называются узлами. Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как выглядит линия и как две линии могут сопрягаться между собой. Поскольку линия в векторной графике представляется математической формулой (в виде нескольких параметров), объем памяти, занимаемый этим объектом, не зависит от его размеров. Как бы мы не увеличивали линию, изменяются только ее параметры, хранящиеся в ячейке памяти, и на экран выводится полноценное изображение. Тогда как количество ячеек остается неизменным. Отсюда вытекает главное преимущество векторной графики: векторные изображения можно неограниченно увеличивать без потери качества и увеличения занимаемой ими памяти.

Фрактальная графика

Фрактальная графика, как и векторная, - вычисляемая, но отличается от нее тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению, поэтому ничего, кроме формулы, хранить не нужно. Изменяются коэффициенты уравнения, и программа генерирует совершенно новую картину. Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. В процессе создания изображения строятся новые объекты, наследующие свойства своих родительских структур, согласно заданному математическим выражением алгоритму. Процесс наследования можно продолжать до бесконечности, меняя при этом различные параметры программы. 

Основные понятия компьютерной графики

Разрешение изображения и его размер

Разрешение изображения - это свойство самого изображения, оно также измеряется в точках на дюйм и задается при создании в графическом редакторе с помощью сканера или цифровой камеры. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с другим свойством изображения - его физическим размером. Физический размер изображения может измеряться в как пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом. Чем больше разрешение и физический размер иллюстрации, тем больше размер файла. 

Цветовое разрешение и цветовые модели

Цветовое разрешение или глубина цвета определяет метод кодирования цветовой информации, от него зависит количество цветов, которое одновременно может отображаться на экране. Для кодирования черно-белого изображения достаточно выделить по одному биту на представление цвета каждого пикселя. Выделение одного байта позволит закодировать 256 различных цветов. Два байта позволяют определить 65536 цветов. При выделении трех байтов возможно одновременное отображение 16,5 млн цветов. Все современные компьютеры способны работать с наивысшим цветовым разрешением. 

Большинство цветовых оттенков в природе образуются смешением основных цветов, которые являются их составляющими. Способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты называется цветовой моделью. В компьютерной графике, как правило, применяются три цветовых модели: RGB, CMYK и HSB. 

О программах компьютерной графики

Программы, предназначенные для работы с растровыми изображениями, называются растровыми графическими редакторами. С помощью этих программ создаются изображения, выполняется их художественная обработка, включающая в себя коррекцию, применение различных эффектов, монтаж композиций, оптимизацию для дальнейшего применения. Существует множество программ для работы с растровой графикой. Ряд графических программ ориентирован непосредственно на процесс рисования. В них сделан акцент на разнообразие художественных инструментов, на удобство их использования, на возможность создания новых инструментов и материалов. Примером простейшего графического редактора такого типа может служить Paint, входящий в состав всех операционных систем Windows. Для профессиональной работы используются более мощные редакторы, обладающие богатым набором инструментов и возможностей - например, Corel Painter. Другие графические редакторы предназначены не только для создания изображений «с нуля», но в первую очередь для обработки готовых изображений с целью улучшения их качества, стилизации, реализации применительно к ним творческих идей. К таким программам, прежде всего, можно отнести: Adobe Photoshop, Ulead PhotoImpact, Jasc Paint Shop Pro. Безусловным лидером среди этого класса программ является Adobe Photoshop. Это исключительно мощная, удобная и стабильно работающая программа. В дальнейшем мы поговорим о ней более подробно. А пока познакомимся с форматами файлов растровой графики. 

Форматы файлов 

Существует несколько десятков форматов файлов растровых изображений. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки, определяющие использование их при работе в тех или иных приложениях.

Для операционной системы Windows наиболее характерным является формат Windows Bitmap. Файлы этого формата имеют расширение *.bmp. Данный формат отличается универсальностью и является стандартным для всех приложений Windows. Недостатком этого формата является большой размер файла, так как изображение не сжато. Подобный недостаток отсутствует в формате jpeg (расширение *.jpg), файлы которого отличаются тем, что обеспечивают хранение данных с огромной степенью сжатия, но происходит это засчет потери части информации. Если файл записывается в формате jpg, то после распаковки полученное изображение может не вполне соответствовать оригиналу, хотя на таких иллюстрациях, как цветные фотографии, это почти не заметно. Необходимо отметить, что степень сжатия, а следовательно, степень потери качества можно регулировать при выборе настроек в момент сохранения файла. Форматы файлов, обеспечивающие наиболее плотное сжатие, используются, например, в сети Интернет, где размер файла имеет первостепенное значение, поскольку от него зависит скорость доступа к информации. В сжатом состоянии также удобно хранить большое количество графических файлов на жестком диске или переносить их на внешних запоминающих устройствах. Кроме формата jpeg используется формат gif (расширение *.gif). Это самый «плотный» из всех графических форматов, не имеющих потери информации. В этом формате хранятся и передаются малоцветные рисованные изображения, у него также есть интересные особенности, позволяющие создавать необычные эффекты и анимированные изображения. В полиграфии применяются файлы формата tiff (расширение *.tif), они обеспечивают не только неплохую степень сжатия, но и возможность сохранять во вспомогательных каналах дополнительную информацию, используемую в дальнейшем при обработке информации. В других перечисленных форматах нельзя создать канал для хранения информации, не относящейся непосредственно к изображению.

Графический редактор Adobe Photoshop

В этом разделе мы рассмотрим основные возможности редактора. Этого может быть вполне достаточно, чтобы самостоятельно поэкспериментировать с инструментами программы. Ничего страшного при этом не произойдет, какие бы действия ни предпринимались в процессе экспериментов, ни с компьютером, ни с самим графическим редактором ничего не случится, а использование метода проб и ошибок позволит быстро освоиться в интерфейсе редактора и разобраться с его основными инструментами. Профессионалы с помощью Photoshop творят чудеса, чтобы достичь этого нужны и талант, и специальное образование, и многие дни кропотливой работы. Но можно обойтись и без чудес, и без особого художественного таланта, правда, некоторого времени для изучения Photoshop все же потребует. Потратив это время, можно достичь результатов, необходимых для достижения каких-то определенных целей, применить возможности компьютерной графики в небольших несложных проектах в офисе, редакции или PR-компании, или в личных целях. 

Итак, с помощью Photoshop мы можем: Загрузить в редактор файлы изображений различных форматов как с жесткого диска, так и со сменных накопителей. Создать новый файл, без какого-либо изображения, и с помощью инструментов редактора, таких как кисти, ластик, штамп и т.д., творить собственное художественное произведение. Создав изображение или загрузив его из уже имеющегося файла, можно:

- произвести коррекцию размера и разрешения;

- регулировать цветовой баланс, яркость и контрастность изображения;

- заменить определенный цвет;

- заменить цветное изображение черно-белым;

- сделать черно-белое изображение цветным;

- кадрировать изображение;

- инвертировать изображение;

- дублировать изображение;

- выделять, копировать, удалять отдельные элементы изображения;

- вставлять отдельные элементы одного изображения в другое;

- создавать элементы векторной графики и редактировать их с применением различных стилей;

- текстовую надпись с последующим редактированием;

- заливать всё изображение или отдельную его часть каким-либо цветом, градиентом или текстурой, с регулировкой прозрачности;

- применять ко всей картинке или отдельному ее фрагменту различные фильтры, имеющие большой диапазон настроек и производящие всевозможные эффектные метаморфозы изображения;

- оптимизировать отредактированное изображение с целью дальнейшего размещения на Web-узлах или подготовки к печати.

Закончив работу с изображением, можно сохранить его, используя различные форматы графических файлов, в том числе и в собственном формате Photoshop, имеющем расширение *.psd. Разумеется, это далеко не полный перечень возможностей графического редактора. В кратком ознакомительном обзоре мы получаем лишь самые первые, поверхностные впечатления

Векторная графика

Программы, предназначенные для работы с векторными изображениями, называются векторными графическими редакторами. С помощью этих программ могут выполняться чертежные и оформительские работы, они широко используются в рекламе и издательском деле. Векторные графические редакторы применяются в тех случаях, когда основным требованием к изображению является высокая точность формы. Такая задача возникает при разработке различных логотипов, художественном оформлении текстов, а также во всех случаях, когда иллюстрация является схемой или диаграммой, а не рисунком.

Самыми мощными и широко известными программами этого класса являются: Adobe Illustrator, CorelDraw, Macromedia Freehand. Все эти редакторы работают с одними и теми же объектами векторной графики, основаны на одних принципах, имеют схожие инструменты и схожие приемы создания векторных изображений.

Векторный редактор Adobe Illustrator является общепринятым лидером среди программ этого класса. Особое достоинство его состоит в том, что вместе с программами Adobe Photoshop и PageMaker он составляет законченное трио приложений, достаточных для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов. Эти приложения выполнены в едином стиле, используют похожие интерфейсы и инструменты, безошибочно экспортируют и импортируют между собой созданные объекты. Векторный редактор CorelDraw менее интегрирован в другие среды разработки векторных документов, но к его преимуществам относится развитая система управления и богатство средств настроек инструментов. Наиболее сложные композиции, близкие к художественным произведениям, получают именно с помощью этого редактора. Редактор Macromedia Freehand является чрезвычайно удобным и интуитивно понятным инструментом для создания векторной графики, это отличный выбор для начинающих. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием.

Основные понятия векторной графики

Основным объектом векторной графики является линия. В некоторых редакторах она называется кривой (curve). При этом прямая (line) рассматривается как частный случай кривой. Иногда вместо понятия кривая используется понятие контур. Стоит придерживаться именно этого понятия, так как контур может быть и прямой, и кривой, и фигурой, и ломаной. При помощи контуров, изменяя форму и цвет линий, а также выполняя заливку определенным цветом, создается изображение. Контур является элементарным графическим объектом. Из контуров можно создавать новые объекты, группировать, комбинировать и объединять их. Эти операции образуют соответственно: группу объектов, составной контур или новый контур. В операции группирования каждый контур группы сохраняет свои опорные точки и свойства. В операции комбинирования контуры сохраняют свои опорные точки, но свойства составного контура становятся новыми. В операции объединения образуются новые опорные точки и изменяются свойства исходных объектов. 

Что касается фрактальной графики, то можно отметить существование множества небольших программ этого класса, в том числе и распространяемых бесплатно в Internet. Работа в них очень проста и сводится к выбору различных вариантов настроек для получения «неповторимых в своей красоте и затейливости изображений» - так пишут об этих программах их авторы. Удобная и мощная программа фрактальной графики присутствует в наборе модулей расширения (плагинов) Photoshop, от фирмы METACREATIONS, KPT Effects.

В заключение несколько слов о еще одном направлении компьютерной графики. Это направление представляет трехмерная компьютерная графика, или 3D-графика. Наиболее известными программами, работающими с трехмерной графикой, являются сегодня 3DSmax, Maya, Lightwave, Cinema4D. По программе 3DSmax в нашей стране существует разнообразная справочная и учебная литература.

3D-графика - мощнейший инструмент для создания эффектов в современном художественном кино, рекламных роликах и различных презентациях. С ее помощью создаются компьютерные игры, анимация и статические изображения фотографического качества. 3D-графика широко применяется в архитектурных и дизайнерских проектах, в технических конструкторских бюро. С ее помощью можно осуществить проектирование объектов и наглядное представление их взаимодействия. На уровне непрофессионального пользования, приложив немного терпения, можно создать различные трехмерные, вполне художественные изображения и анимированные сценки, оптимизировать их для Internet или применить в совместной работе в редакторах растровой графики и видеомонтажа.

Хотя интерфейсы программ 3D-графики имеют значительные различия и в каждой из них применяются порой уникальные средства управления, общие принципы их работы одинаковы, также как и стоящие перед ними задачи. Из всех программ, работающих с трехмерной графикой на достаточно высоком уровне, необходимо выделить Cinema4D как пакет наиболее подходящий для начального освоения. Это очень мощная, а главное - очень удобная, интуитивно понятная и стабильная программа. 

Коротко о работе программ трехмерной графики 

В результате работы программы создаются статические сцены, состоящие из определенного набора геометрических объектов (плоских и объемных), которые являются трехмерными, то есть описываются тремя координатами. Упрощенно эти координаты можно назвать Длиной, Шириной и Высотой. Четвертое измерение - Время присутствует только в динамических сценах или сценах, использующих Анимацию (оживление). Наиболее характерный пример статической сцены - трехмерная модель архитектурного объекта, динамической - демонстрация работы какого-либо агрегата. Любая сцена формируется с использованием стандартного алгоритма, который может быть описан следующим образом:

· Моделирование - создание геометрии объектов.

· Создание материалов для геометрических объектов.

· Отладка источников света, съемочных камер.

· Настройка анимации.

· Визуализация статической сцены или анимационного ролика.

Конечным результатом, завершающим работу над статической трехмерной сценой, является «картинка» - графический файл изображения. Динамическая сцена дает на выходе набор «картинок» или анимационную последовательность, где каждый кадр отражает изменения, происходившие с объектами сцены. Результаты визуализации могут быть перенесены на бумагу, пленку, ткань или записаны на видеоленту, CD и т.д.

Размещено на Allbest.ru