Вопрос. Базовые элементы и Технологии обработки графической информации

В растровой графике изображение состоит из прямоугольной сетки точек, называемых растром, и представляет собой двумерную матрицу. Минимальным объектом растровой графики является пиксель.

Пиксель — элементарная точка изображения на экране дисплея.

Одним из недостатков растровой графики является пикселизация (или лестничный эффект) изображений при их увеличении. При большом масштабе становятся заметны элементы растра.

Достоинства и недостатки РГ.

1. Хорошая цветопередача и способность передать тончайшие нюансы изображения

2. Большие объемы данных. Для активных работ с большеразмерными иллюстрациями типа журнальной полосы требуются компьютеры с большими размерами оперативной памяти (128 Мб и более). Разумеется, такие компьютеры должны иметь и высокопроизводительные процессоры.

3. Невозможность увеличения изображений для рассмотрения деталей (эффект пикселизации)

Векторное изображение состоит из объектов. Элементарным объ­ектом векторной графики является линия.. Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из линий. Простейшие объекты объединяются в более сложные. Например, объект четырехугольник можно рассматривать как 4 связанные линии, а объект куб можно рассматривать как 12 связанных линий, либо как шесть связанных четырехугольников. Из-за такого подхода векторную графику часто называют объектно-ориентированной графикой.

В векторной графике объекты, такие как окружность, дуга, эллипс, многоугольная замкнутая область, задаются с помощью линий. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой, толщиной, цветом, начертанием. Замкнутые линии приобретают свойство заполнения.

Заливка - это заполнение выделенной области цветом, градиентом, узором или текстурой.

При градиентной заливке осуществляется плавный переход от одного цвета к другому.

Текстурой называют изображение, имитирующее (трехмерное) зрительное восприятие человеком свойств различных поверхностей. Например, металл, дерево, стекло и т.д.

Объекты векторной графики описываются с помощью математических моделей, которые реализуются программными методами. Различные преобразования векторных объектов (масштабирование, поворот, сдвиг и др.) не ухудшают качество изображения, т.е. линии изображения остаются четкими.

Векторное изображение — это набор геометрических примитивов, использующихся для создания более сложных изображений. Отсюда и основное достоинство векторных форматов — компактность полученных файлов, а также высокое качество полученных изображений.

В векторной графике 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 её параметры, хранящиеся в ячейках памяти. Количество же ячеек остается неизменным для любой длины. Перед выводом на экран каждого объекта программа векторной графики производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта. Аналогичные вычисления производятся и при выводе объектов на принтер.

Примерами векторной графики являются рисованные объекты, логотипы, схемы, чертежи.

Достоинства и недостатки ВГ.

1. Изображения хранятся как таблицы свойств объектов. Благодаря такой форме хранения они очень экономно расходуют память компьютера, но для их воспроизведения и преобразования требуются весьма сложные процедуры. Она значительно усложняет работу и по созданию художественных иллюстраций. Поэтому в практике средства ВГ используют для оформительских, чертежных и проектно-конструкторских работ.

2. Легко решаются вопросы масштабирования, так как в основе лежат математические представления о свойствах геометрических фигур. Например, получив на экране чертеж дома можно его увеличить и подробно рассмотреть изображение квартиры. При дальнейшем увеличении можно подробно рассмотреть способ крепления дверной коробки, дверной петли. При дальнейшем увеличении изображения можно увидеть шурупы, которыми крепятся дверные петли и, если есть необходимость, детализировать изображение далее.

Фрактальная графика, как и векторная – вычисляемая, но отличается тем, что никакие объекты в памяти компьютера не хранятся. Изображение строится по уравнению (или системе уравнений), поэтому ничего, кроме формулы, хранить не надо. Изменение коэффициентов в уравнении позволяет получать совершенно другую картину.

Простейшим фрактальным объектом является фрактальный треугольник. Попробуем построить обычный равносторонний треугольник со стороной а. Разделим каждую из его сторон на три отрезка. На среднем отрезке стороны построим равносторонний треугольник со стороной, равной 1/3 стороны исходного треугольника, а на других отрезках построим равносторонние треугольники со стороной, равной (1/9)* а. С полученными треугольниками повторим те же операции. Заметим, что треугольники последующих поколений наследуют свойства своих родительских структур. Так рождается фрактальная фигура.

Процесс наследования можно продолжать до бесконечности. Взяв такой бесконечный фрактальный объект и рассмотрев его в лупу или микроскоп, можно найтив нем все новые и новые детали, повторяющие свойства исходной структуры.

Фрактальными свойствами обладают многие объекты живой и неживой природы. Обычная снежинка, многократно увеличенная, оказывается фрактальным объектом. Фрактальные алгоритмы лежат в основе роста кристаллов и растений. Взгляните на ветку папоротникового растения, и вы увидите, что каждая дочерняя ветка во многом повторяет свойства ветки более высокого уровня. В отдельных ветках деревьев чисто математическими методами можно проследить свойства всего дерева.

Способность фрактальной графики моделировать образы живой природы вычислительным путем часто используют для автоматической генерации необычных иллюстраций.