Прикладные программы обработки графической информации

3.6.1. Области применения и типы графических изображений

 

Компьютерная графика - это все, для чего используется визуальная, образная среда отображения на мониторе

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ

В компьютерной графике рассматриваются следующие задачи:

· представление изображения;

· подготовка изображения к визуализации;

· создание изображения;

· осуществление действий с изображением

Основные области применения компьютерной графики

· научная

· деловая

· конструкторская

· иллюстративная

· художественная

· рекламная

· компьютерная анимация

В зависимости от способа формирования изображений не экране монитора или при печати на бумаге, компьютерная графика делится на растровую и векторную

 

РИС. (3.6)36 Области применения растровой и векторной графики

 

РИС. (3.3)37 Типы графических изображений и области их применения

 

3.6.2. Векторная и растровая графика

Растровая модель – это прямоугольная матрица геометрически одинаковых неделимых элементов, каждый из которых закодирован и хранит информацию о соответствующем ему участке изображения.

Растровое изображение нельзя расчленить. Оно «литое», состоит из массива точек. Поэтому в программах для обработки растровой графики предусмотрен ряд инструментов для выделения элементов «вручную».

Основным элементом растрового изображения является точка.

Если изображение экранное, то эта точка называется пиксель (Пиксели – это одинаковые неделимые элементы цифрового изображения)

Растровое изображение подобно мозаике - когда приближаете (увеличиваете) его, то видите отдельные пиксели, а если удаляете (уменьшаете), пиксели сливаются

При использовании растровой графики важным элементом является:

· размер полотна (canvas);

· цветовое пространство (например, RGB);

· количество используемых цветов.

Растровую графику редактируют с помощью растровых графических редакторов. Создается растровая графика фотоаппаратами, сканерами, непосредственно в растровом редакторе, также путем экспорта из векторного редактора или в виде скриншотов.

Достоинства

1. Растровая графика позволяет создать (воспроизвести) практически любой рисунок, вне зависимости от сложности, в отличие, например, от векторной, где невозможно точно передать эффект перехода от одного цвета к другому.

2. Распространённость: растровая графика используется сейчас практически везде: от маленьких значков до плакатов.

3. Высокая скорость обработки сложных изображений, если не нужно масштабирование.

Недостатки

1. Большой размер файлов с простыми изображениями.

2. Невозможность идеального масштабирования.

Из-за этих недостатков для хранения простых рисунков рекомендуют вместо даже сжатой растровой графики использовать векторную графику.

Растровые графические редакторы позволяют пользователю рисовать и редактировать изображения на экране компьютера, а также сохранять их в различных растровых форматах. Для представления изображений используют матрицу точек (bitmap). Однако, большинство современных растровых редакторов содержат векторные инструменты редактирования в качестве вспомогательных.

Наиболее известные растровые редакторы:

· Adobe Photoshop – самый популярный коммерческий собственнический редактор;

· Adobe Fireworks;

· Corel Painter;

· GIMP – самый популярный свободный бесплатный редактор;

· Microsoft Paint

Векторная модель – это список параметров, математически определяющих объекты (графические примитивы, стандартные фигуры), составляющие изображение.

Основным элементом изображения в векторной графике является линия (при этом не важно, прямая это линия или кривая). Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Линия - это графический объект, примитив (прямоугольник, круг - тоже линии). Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий.

Простейшие объекты объединяются в более сложные, например объект четырехугольник можно рассматривать как четыре связанные линии.

Объем памяти, занимаемый линией, не зависит от размеров линии, поскольку линия представляется в виде формулы, а точнее говоря, в виде нескольких параметров. Что бы мы ни делали с этой линией, меняются только ее параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой линии.

В растровой графике тоже существуют линии, но там они рассматриваются как комбинации точек. Для каждой точки линии в растровой графике отводится одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется). Соответственно, чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она занимает.

Достоинства

1. Минимальное количество информации передаётся намного меньшему размеру файла (размер не зависит от величины объекта). Соответственно, можно бесконечно увеличить, например, дугу окружности, и она останется гладкой. С другой стороны, если кривая представлена в виде ломаной линии, увеличение покажет, что она на самом деле не кривая.
2. При увеличении или уменьшении объектов толщина линий может быть постоянной.
3. Параметры объектов хранятся и могут быть изменены. Это означает, что перемещение, масштабирование, вращение, заполнение и т. д. не ухудшат качества рисунка.

Недостатки

1. Не каждый объект может быть легко изображен в векторном виде. Кроме того, количество памяти и времени на отображение зависит от числа объектов и их сложности.

2. Перевод векторной графики в растр достаточно прост. Но обратного пути, как правило, нет – трассировка растра обычно не обеспечивает высокого качества векторного рисунка.

Векторные графические редакторы, типично, позволяют вращать, перемещать, отражать, растягивать, скашивать, выполнять основные аффинные преобразования над объектами, изменять и комбинировать примитивы в более сложные объекты.

Векторная графика идеальна для простых или составных рисунков, которые должны быть аппаратно-независимыми или не нуждаются в фотореализме.

Векторные графические редакторы позволяют пользователю создавать и редактировать векторные изображения непосредственно на экране компьютера, а также сохранять их в различных векторных форматах, например, EPS, PDF, WMF или SVG.

Наиболее известные векторные редакторы:

· Inkscape;

· OpenOffice.org Draw;

· Adobe Illustrator;

· CorelDRAW;

· Macromedia FreeHand.

 

3.6.3. Аппаратное обеспечение компьютерной графики

Современный ПК для графических работ должен отвечать системным требованиям, предъявляемым компаниями, производящими программное обеспечение для КГ.

Компоненты графической системы – практически все, что только есть в компьютере: 1) процессор общего назначения; 2) память; 3)видеоадаптер; 4) устройства ввода;

5) устройства вывода.

Одной из наиболее важных составных частей персонального компьютера является его видеоподсистема, состоящая из монитора и видеоадаптера (обычно размещаемого на системной плате).

 

Устройства вывода графических данных: монитор, принтер, плоттер
Устройства ввода графических данных: сканер, графический планшет, цифровой фотоаппарат.

3.6.4. Представление графических данных.

Как и любая другая информация, графические данные хранятся, обрабатываются и передаются в закодированном двоичном ко­де, т.е. в виде большого числа бит — нулей и единиц.

Существуют два под­хода к решению проблемы представления изображения на компьютере: растровый и векторный. Суть обоих подходов состоит в разбиении изображения на части, которые легко описать.

Растровый подход предполагает разбиение изображения на ма­ленькие одноцветные элементы – пиксели, которые, сли­ваясь, дают общую картину. В таком случае графическое изображение пред­ставляет собой перечисление в определенном порядке цветов этих элементов.

 

Векторный подход разбивает всякое изображение на гео­метрические элементы: отрезки прямой, эллиптические дуги, фрагменты прямоугольников, окружностей, области однородной закраски и пр. При таком подходе графическое изображение – это мате­матическое описание перечисленных элементов в системе коор­динат, связанной с экраном дисплея. Векторное представление более всего подходит для чертежей, схем, штриховых рисунков.