Виды машинной графики. Растровая графика. Векторная графика. Достоинства и недостатки.

Виды машинной графики. Растровая графика. Векторная графика. Достоинства и недостатки.

Виды машинной графики:

· Растровая

· Векторная

· Фрактальная

· 3D-область изобразительного искусства

Растровая графика:

Наименьший логический элемент – пиксел.

Глубина цвета, цветовая модель, размер, разрешение – характеристики изображения.

+ Высокая глубина цвета

+ Естественно для большинства устройств ввода-вывода

+ Легко выполнить растеризацию (перевод чего-то в растр)

- Большой размер файлов

- Пикселизация (неидеальное масштабирование)

Векторная графика:

Наименьший логический элемент – примитив (точки, линии, дуги, кривые Безье и т.п.).

Характеристики объекта зависят от его типа.

+ Размер изображения

+ Идеальное масштабирование из-за описательной формы объектов

+ Изменение объектов не ухудшает качества рисунка

- Не каждый объект может быть описан в векторной форме

- Трассировка растра в вектор – дело сложное и не по-мужски это…

Фрактальная графика:

Вычислимая. Применяется для построения изображения природных объектов.

+ Объекты не хранятся в памяти

+ Качество зависит от количества итераций (прохождения одного этапа вычисления)

- Узкое применение

Разрешение изображения и его размер.

Разрешение – величина, определяющая количество точек (элементов растрового изображения) на единицу площади (или единицу длины).

Более высокое разрешение обеспечивает более точные представления оригинала.

Размеры растровых изображений выражают в виде количества пикселов по горизонтали и вертикали, например: 1600×1200. В данном случае это означает, что ширина изображения составляет 1600, а высота — 1200 точек.

Для обозначения разрешающей способности различных процессов преобразования изображений (сканирование, печать, растеризация и т. п.) используют следующие термины:

· dpi (англ. dots per inch) — количество точек на дюйм.

· ppi (англ. pixels per inch) — количество пикселей на дюйм.

· lpi (англ. lines per inch) — количество линий на дюйм, разрешающая способность графических планшетов (дигитайзеров).

· spi (англ. samples per inch) — количество сэмплов на дюйм; плотность дискретизации (sampling density), в том числе разрешение сканеров изображений.

Основы теории цвета. Цвет в машинной графике.

Колориметрия – наука о цвете и его измерении.

Постулаты Грассмана:

· Цвет трёхмерен. Для его описания необходимо три компоненты.

· Если в смеси 3х цветовых компонентов 1 цвет меняется непрерывно в то время, как 2 других остаются неизменными, то смесь также изменяется непрерывно.

· Цвет смеси зависит только от цветов смешиваемых компонентов.

Цветовой тон определяется преобладающей длиной волны в спектре излучения. Позволяет отделить один цвет от другого.

Яркость определяется энергией, интенсивностью света излучения. Выражает количество воспринимаемого цвета.

Насыщенность (чистота тона) выражает долю присутствия белого цвета. В идеально-чистом цвете примесь белого отсутствует.

,

где к1..3 – количества смешиваемых цветов, Ц1..3 – линейно-независимые базисные цвета.

Аддитивная цветовая модель RGB.

Аддитивная цветовая модель RGB – это такая модель, которая используется для описания цветов, получаемых на устройствах, основанных на принципе излучения.

При наложении одного компонента на другой, суммарная яркость увеличивается.

Совмещение 3х компонент в равных долях даёт нейтральный серый цвет, который при большой яркости стремится к белому.

, где R, G, B – базовые цвета (красный, зелёный, синий, соответстенно), r, g, b– количества базовых цветов.

R = 700 нм, G = 546,1 нм, B = 435,8 нм.

Наглядное представление – треугольник Максвелла, где в вершинах стоят базовые цвета, в центре белый. Расстояние от точки до вершин есть переменные r, g, bв формуле выше.

+ Огромное количество оттенков

+ Приближено к восприятию человеческого глаза

+ Соответствует 3х-компонентной системе Ломоносова

- Аппаратная зависимость

- Неполный цветовой охват компонентов (цвета от зелёного до синего, включая все оттенки голубого).

Цветовая модель HSB(V).

H ue–цветовой тон. От 0 до 360 градусов.

S aturation – насыщенность. Чем больше, тем чище цвет. Чем ближе к нулю, там цвет ближе к нейтральному серому.

B rightness – яркость. (V alue – значение цвета.)

Один из способов представления модели – конус (S– радиус, V–высота):

При S = 0 имеют место серые тона.

Цвета, расположенные напротив друг друга в основании конуса, называются дополнительными.

- Аппаратная зависимость

Цветовая модель Lab.

В отличие от цветовых пространств RGB или CMYK, которые являются, по сути, набором аппаратных данных для воспроизведения цвета на бумаге или на экране монитора (цвет может зависеть от типа печатной машины, марки красок, влажности воздуха в цеху или производителя монитора и его настроек), Lab однозначно определяет цвет.

Модель крайне сложна для вычислений.

При разработке Lab преследовалась цель создания цветового пространства, изменение цвета в котором будет более линейным с точки зрения человеческого восприятия.

Алгоритмы вывода эллипса.

В каждой точке эллипса существует вектор нормали, задаваемый градиентом функции . Дугу разобьем на две части: первая - с углом между нормалью и горизонтальной осью больше 45° (тангенс больше 1) и вторая - с углом, меньшим 45°.

Движение вдоль дуги будем осуществлять в направлении по часовой стрелке, начиная с точки . Вдоль всей дуги координата является монотонно убывающей функцией от , но в первой части она убывает медленнее, чем растет аргумент, а во второй - быстрее. Поэтому при построении растрового образа в первой части будем увеличивать на единицу и искать соответствующее значение , а во второй - сначала уменьшать значение на единицу и определять соответствующее значение .

Направление нормали соответствует вектору

Отсюда находим тангенс угла наклона вектора нормали: . Приравнивая его единице, получаем, что координаты точки деления дуги на вышеуказанные части удовлетворяют равенству . Поэтому критерием того, что мы переходим ко второй области в целочисленных координатах, будет соотношение , или, переходя к целочисленным операциям, .

Дизеринг

В компьютерной графике дизеринг используется для создания иллюзии глубины цвета для изображений с относительно небольшим количеством цветов в палитре. Отсутствующие цвета составляются из имеющихся путем их «перемешивания» (например, если необходимо получить отсутствующий в палитре фиолетовый цвет, его можно получить, разместив красные и синие пиксели в шахматном порядке).

При оптимизации изображений путем уменьшения количества цветов, применение дизеринга приводит к визуальному улучшению изображения.

Виды машинной графики. Растровая графика. Векторная графика. Достоинства и недостатки.

Виды машинной графики:

· Растровая

· Векторная

· Фрактальная

· 3D-область изобразительного искусства

Растровая графика:

Наименьший логический элемент – пиксел.

Глубина цвета, цветовая модель, размер, разрешение – характеристики изображения.

+ Высокая глубина цвета

+ Естественно для большинства устройств ввода-вывода

+ Легко выполнить растеризацию (перевод чего-то в растр)

- Большой размер файлов

- Пикселизация (неидеальное масштабирование)

Векторная графика:

Наименьший логический элемент – примитив (точки, линии, дуги, кривые Безье и т.п.).

Характеристики объекта зависят от его типа.

+ Размер изображения

+ Идеальное масштабирование из-за описательной формы объектов

+ Изменение объектов не ухудшает качества рисунка

- Не каждый объект может быть описан в векторной форме

- Трассировка растра в вектор – дело сложное и не по-мужски это…

Фрактальная графика:

Вычислимая. Применяется для построения изображения природных объектов.

+ Объекты не хранятся в памяти

+ Качество зависит от количества итераций (прохождения одного этапа вычисления)

- Узкое применение