Вопрос. Понятие компьютерной графики

Тема лекции «Компьютерная графика (КГ)»

Вопросы

1 Понятие компьютерной графики (КГ)

2 Видеосистема персонального компьютера

3 Виды компьютерной графики

4. Базовые элементы и технологии обработки графической информации.

5 Характеристика графических моделей

6 Кодирование информации

7 Цветовые модели

8 Форматы графических файлов

Вопрос. Понятие компьютерной графики

Этораздел информатики, в котором изучаются методы и средства для преобразования данных в графическую форму представления и обратно с помощью ЭВМ. Предметом изучения компьютерной графики является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ.

При обработке информации, связанной с изображением на мониторе, выделяются три основных направления: распознавание образов, обработка изображений и машинная графика.

Основная задача распознавания образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально понятный язык символов. Распознавание образов или система технического зрения (COMPUTER VISION) – совокупность методов, позволяющих получить описание изображения, поданного на вход, либо отнести заданное изображение к некоторому классу. Одной из задач COMPUTER VISION является, так называемая, скелетизация объектов, при которой восстанавливается некая основа объекта, его «скелет».

Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи, в которых и входные и выходные данные являются изображениями. Например, передача изображения с устранением шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому (от цветного к чернобелому) и т.д.

Компьютерная (машинная) графика (COMPUTER GRAPHICS) воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы. Например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков, гистограмм или диаграмм, вывод информации на экран компьютерных играх, синтез сцен на тренажерах. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

В зависимости от возможности изменения получаемого изображения машинная графика подразделяется на пассивную и активную. Под пассивной машинной графикой подразумевается способ получения изображения на каком-либо носителе без возможности его динамического изменения. Если машинная графика позволяет динамически управлять содержанием изображения, его формой, размерами и цветом с помощью интерактивных устройств взаимодействия (клавиатуры, мыши, джойстика и т.п.), то она считается активной и называется интерактивной. Интерактивная машинная графика стала стандартной формой связи человека и компьютера.

 

Вопрос. Цветовые модели.

Субъективная оценка изображения зависит не только от его количества точек, но и от количества различимых цветов. Монохромное изображение имеет два различимых цвета: цвет фона и цвет красителя. Если краситель – черный, а бумага – белая, то изображение - черно-белое.

Цвет – это ощущение, которое испытывает человек при воздействии на его органы зрения электромагнитных волн определенной длины (от 375 нм[3] до 780 нм). Характер этого ощущения таков, что каждой длине электромагнитной волны соответствует условное представление об определенном цвете: (400 нм - фиолетовый, 500нм – зеленый, 700 нм – красный и т.п.). Электромагнитные излучения с длиной волны короче 375 нм или длиннее 780 нм не воспринимаются органами зрения, то есть невидимы. В первом случае их называют ультрафиолетовыми, а во втором случае - инфракрасными.

Опытным путем была установлена неравномерность чувствительности здорового глаза к лучам света разной длины волн. В диапазоне видимого света были выявлены три максимума, соответствующие синему, зеленому и красному цветам. Трехцветность зрения является основой кодирования информации о цвете.

Красный, синий и зеленый цвета играют особую роль. Их называют основными и обозначают первыми буквами английских названий: R(Red - красный ), G(Green - зеленый ) и B(Blue - синий ). Сумма трех лучей основных цветов, взятых в равной пропорции, дает луч нейтрального цвета.

Представление цвета в виде комбинаций нескольких базовых цветов называется цветовой моделью.

Веб-дизайнеры и разработчики мультимедиа-приложений, как правило, применяют модель RGB, а в полиграфии используется модель CMYK.

Цветовая модель RGB описывает излучаемые цвета. Она осно­вана на трех основных цветах: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue). Остальные цвета получаются сочетанием базовых цветов. Цвета такого типа называются аддитивными. Каждому цвету соответствует один канал. Каждый канал может принимать значения от 0 до 255.

Цветовые модели CMY и CMYK описывают поглощаемые цвета. Цвета, которые используют белый свет, вычитая из него определенные участки спектра, называются субтрактивными (вы-читательными). Именно такие цвета и используются в модели CMY. Они получаются путем вычитания из белого аддитивных цветов модели RGB. Основными цветами в CMY являются: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Смешение всех цветов модели CMY дает не черный, а грязно-коричневый цвет. В модели CMYK был введен один дополнительный цвет - черный. Он является ключевым цветом при печати, поэтому последняя буква в названии модели — К (Key).

На рис. 3.40 представлены графические иллюстрации цвето­вых моделей RGB и CMY.

При записи черно-белых изображений цвет точки регистрируется одним битом:

1 – черный цвет;

0 – белый цвет.

Чем больше двоичных разрядов выделено для записи каждого цвета, тем большее количество различимых цветов можно записать. В частности, одним байтом можно закодировать любой цветовой оттенок из 256 цветовой палитры. Глаз человека способен различать свыше 30000 цветовых оттенков. Теоретически, это означает, что 16-ти (два байта) разрядной палитры (65 536 различимых цветов) должно быть достаточно, описать все богатство различимых красок. Однако на самом деле это не так. Чтобы гарантированно выразить все различимые оттенки во всех тоновых диапазонах, нужна более представительная палитра. Обычно применяют 24-разрядное (три байта) кодирование, что позволяет представить более 16,5 млн цветов. Количество различимых цветов, содержащихся в палитре изображения, называется глубиной цвета или цветовым разрешением изображения

Модель RGB неплохо работает на практике. Телевизоры, мониторы, цифровые фото- и видеокамеры, мультимедийные проекторы и множество других устройств выпускают в расчете на работу именно в этой модели. Есть только одна проблема – совместимость устройств. Так, если фотокамера записала некий цвет как зеленый, необходимо, чтобы и устройство воспроизведения тоже сочло его зеленым. Для обеспечения совместимости между разными устройствами из общего пространства цветов RGB выбрали некоторое подпространство и назвали его «стандартным» - s RGB(standart RGB). Если изображение получено устройством, соответствующим стандарту s RGB, его можно смело переносить на иные устройства, поддерживающие этот стандарт, - цвета всех точек в достаточной мере сохраняться.

Сложнее обстоит дело с моделью CMY, потому что она реализуется не устройствами, а материалами: красками, чернилами и бумагой. Не существует ни идеальных красителей, ни идеальной бумаги. Кроме того, заранее не известно, при каком освещении зритель будет рассматривать изображение: при солнечном освещении, свете ламп накаливания или люминесцентных светильников. Цветопередача печатных изображений чрезвычайно сильно зависит от условий освещения. Особенно трудно получить чистый черный цвет., поэтому модель CMY на практике не применяют. В неё вводят дополнительную краску – черную (K, blacK) – применяют четырехкомпонентную модель CMYK (читается согласно правилам французского языка:ЦМИК). Свое применение эта модель нашла в полиграфии.

Тема лекции «Компьютерная графика (КГ)»

Вопросы

1 Понятие компьютерной графики (КГ)

2 Видеосистема персонального компьютера

3 Виды компьютерной графики

4. Базовые элементы и технологии обработки графической информации.

5 Характеристика графических моделей

6 Кодирование информации

7 Цветовые модели

8 Форматы графических файлов

вопрос. Понятие компьютерной графики

Этораздел информатики, в котором изучаются методы и средства для преобразования данных в графическую форму представления и обратно с помощью ЭВМ. Предметом изучения компьютерной графики является создание, хранение и обработка моделей и их изображений с помощью ЭВМ.

При обработке информации, связанной с изображением на мониторе, выделяются три основных направления: распознавание образов, обработка изображений и машинная графика.

Основная задача распознавания образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально понятный язык символов. Распознавание образов или система технического зрения (COMPUTER VISION) – совокупность методов, позволяющих получить описание изображения, поданного на вход, либо отнести заданное изображение к некоторому классу. Одной из задач COMPUTER VISION является, так называемая, скелетизация объектов, при которой восстанавливается некая основа объекта, его «скелет».

Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи, в которых и входные и выходные данные являются изображениями. Например, передача изображения с устранением шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому (от цветного к чернобелому) и т.д.

Компьютерная (машинная) графика (COMPUTER GRAPHICS) воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы. Например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков, гистограмм или диаграмм, вывод информации на экран компьютерных играх, синтез сцен на тренажерах. В том случае, если пользователь может управлять характеристиками объектов, говорят об интерактивной компьютерной графике.

В зависимости от возможности изменения получаемого изображения машинная графика подразделяется на пассивную и активную. Под пассивной машинной графикой подразумевается способ получения изображения на каком-либо носителе без возможности его динамического изменения. Если машинная графика позволяет динамически управлять содержанием изображения, его формой, размерами и цветом с помощью интерактивных устройств взаимодействия (клавиатуры, мыши, джойстика и т.п.), то она считается активной и называется интерактивной. Интерактивная машинная графика стала стандартной формой связи человека и компьютера.