Практическое занятие № 10. Компьютерная графика. Сравнение различных видов графики

Цель занятия

Цель занятия – познакомиться с основными видами графики, достоинствами и недостатками каждого из них. Знать цветовые модели, форматы графических изображений, основные характеристики графики. Уметь работать с различными видами графики, анализировать различные виды графики.

Теоретический материал для практического занятия № 10

К прикладным программам можно отнести такие программы, как компьютерная графика.

Компьютерная графика представляет собой одну из современных технологий создания различных изображений с помощью аппаратных и программных средств компь­ютера, отображения их на экране монитора и затем сохранения в файле или печати на принтере.

Графическим редактором (процессором) называется программа, предназначенная для создания и обработки графической информации, для работы с графическими изображениями на ЭВМ.

Графическая система компьютера включает в себя:

• видеоадаптер
• графический дисплей.

Видеоадаптер (видеокарта) – это устройство, которое реализует вывод информации на экран монитора.

Виды графики

Различают несколько видов графики.

Растровая графика

Растровой графикой называется компьютерная графика, работающая с изображениями, базовым элементом которых является точка (пиксель). Пиксель является минимальным объектом, используемым в растровой графике.

Пиксель (от слов picture element – элемент изображения) – это основной элемент растрового изображения, представляет элементарную цветную точку, совокупность которых образует компьютерное изображение. Используются и другие термины компьютерной графики: точки (dots) и элементы. И пиксели, и точки, и элементы используются для измерения объема работы, выполняемой на различных этапах создания цифрового изображения.

Растр, или растровый массив (bitmap), состоит из битов, расположенных на сетчатом поле. На экране растр можно представить в виде графической сетки из фиксированного числа строк и столбцов, а растровое изображение представляет набор точек, расположенных на сетчатом поле. Каждая точка может принимать различные цвета, по минимуму черный и бе­лый цвет. Область применения – обработка фотографий, рисунков, отсканированных изо­бражений и пр.

Достоинством растровой графики является возможность передачи большого количества информации (фотографии), получение изображений фотографического качества.

Недостатки растровой графики

1. Основной недостаток растровой графики состоит в том, что каждое изображение для своего хранения требует большого количества памяти. Простые растровые картинки, такие как копии экрана компьютера или черно-белые изображения, занимают до нескольких сотен килобайтов памяти. Детализированные высоко­качественные рисунки, например, сделанные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью занимают уже десятки мегабайтов. Для разрешения проблемы обработки объемных изображений, связанной с затратой па­мяти, используются два основных способа:

• увеличение памяти компьютера;
• сжатия изображений с помощью специальных форматов хранения данных (jpg, gif и пр.).

2. Другим недостатком растрового представления изображений является снижение качества изображений при увеличении изображения (масштабировании).

Растровую графику применяют при разработке электронных (мультимедийных) и полиграфических изданий. С помощью компьютерных программ редко создают вручную иллюстрации, выполненные средствами растровой графики. Для этой цели сканируют изображения или фотографии. Для ввода растровых изображений в компьютер применяются цифровые фото и видеокамеры. В основном графические редакторы, предназначенные для работы с растровыми иллюстрациями, ориентированы на обработку, но не на создание изображения. В Интернете применяются только растровые иллюстрации.

К программам работы с растровой графикой относятся:

• Adobe Photoshop — самый популярный коммерческий проприетарный редактор
• Adobe Fireworks
• Corel Photo-Paint
• Corel Paint Shop Pro
• Corel Painter
• Microsoft Paint — входит в состав ОС Windows
• Microsoft Photo Editor
• PhotoFiltre
• SAI

Векторная графика

Векторной графикой называется компьютерная графика, работающая с изображениями, базовым элементом которых является линия. Линия – это элементарный объект векторной графики. Векторное изображение – это набор действий по созданию рисунка с помощью различных линий, фигур. Минимальным объектом, используемым в векторном графике, является объект (прямоугольник, круг и т.д.). Графические файлы векторных форматов содержат описания рисунков в виде команд для построения простейших графических объектов (линий, окружностей прямоугольников и т.д.).

Математические представления о свойствах геометрических фигур лежат в основе векторной графики. Точка на плоскости задаётся двумя числами координат (x,y). Прямая линия задаётся уравнением прямой. Любая кривая задаётся уравнением второго или третьего порядка.

Если в растровой графике с увеличением длины линии требуется больше памяти, то в векторной графике объём памяти, занимаемой линией, не зависит от размеров линии, так как она представляется в виде формулы. Любые изменения с этой линией приводят к изменениям её параметров, которые хранятся в ячейках памяти. Количество ячеек остаётся неизменным для любой линии. Все объекты векторной графики имеют свойства. Для линии можно отметить следующие свойства: характер линии (сплошная или пунктирная), толщина, цвет, форма. Свойство заполнения имеют замкнутые линии.

Особенность векторной графики (использовать комбинации компьютерных команд и ма­тематических формул для описания объектов) позволяет различным устройствам компьютера, таким как монитор и принтер, при рисовании этих объектов вычислять, где необходимо помещать реальные точки. Если посмотреть содержание файла векторной графики, обнаруживается сходство с программой, которая производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта перед выводом на экран каждого объекта. Поэтому векторную графику называют ещё вычисляемой графикой.

Векторную графику часто называют объектно-ориентированной или чертежной графикой. Имеется ряд простейших объектов, или примитивов, например: эллипс, прямоугольник, линия. Эти примитивы и их ком­бинации используются для создания более сложных изображений.

Векторный файл может содержать команды, похожие на слова, и данные в коде ASCII, поэтому его можно отредактировать с помощью текстового ре­дактора.

Достоинство векторной графики – описание объекта является простым и занимает мало памяти. Для описания окружности средствами растровой графики потре­бовалось бы запомнить каждую отдельную точку изображения, что заняло бы гораздо больше памяти. Кроме того, векторная графика в сравнении с растровой графикой имеет следующие преимущества:

• Простота масштабирования изображения без потери качества;
• Независимость объема памяти, требуемой для хранения изображения, от выбранной цветовой моде­ли.

Операция масштабирования применяется как для растровых, так и для векторных изображений и связана с изменением размеров рисунков. В частности, масштабирование может быть пропорциональным. Под пропорциональным масштабированием понимается такое изменение рисунка, когда соотношение между высотой и шириной рисунка не изменяется.

Недостатком векторных изображений является:

• Невозможность получения изображения фотографического качества.
• Некоторая искусственность, заключающаяся в том, что любое изображение необходимо разбить на конечное множество составляющих его примитивов.

Достаточно просто выполняется преобразование векторных изображений в растровые рисунки. Не всегда осу­ществимо преобразование растровой графики в векторную графику, так как для этого растровая картинка должна содержать линии, которые могут быть идентифицированы программой конвертации как векторные примитивы. Это касается, например, высококачественных фото­графий, когда каждый пиксель отличается от соседних точек.

Программные средства для работы с векторной графикой предназначены для создания иллюстраций и в меньшей степени для их обработки, в отличие от растровой графики. Векторная графика широко используется в рекламных агентствах, дизайнерских организациях, редакциях и издательствах. Оформительские работы, основанные на применении шрифтов и простейших геометрических элементов, выполняются проще векторной графикой, чем растровой.

Область применения – создание схем, чертежей, рекламных плакатов и пр. Векторную графику применяют в тех случаях, когда требуется высокая точность формы. Основные программы векторной графики: Corel Draw, Adobe Illustrator, Macromedia Freehand, Visio, AutoCad (для черчения), ArсhiСad (для строительного черчения)..

COREL DRAW – это векторный графический редактор, который создаёт векторную графику, сохраняемую в файлах с расширением: *.CDR.

В векторный графический редактор COREL DRAW включены инструменты, количество которых составляет около 45. Значительную часть составляют инструменты для рисования различных линий и фигур (эллипс, прямоугольник, многоугольник, спираль т.д.).

В таблице 10.1 представлены возможности некоторых инструментов графического редактора COREL DRAW.

Таблица 10.1

 

№	Наименование инструмента	Назначение
	Выбор	Изменяет размеры объектов, вращает и искажает их форму.
	Формы	Изменяет форму объектов
	Перо	Служит для рисования кривых Безье
	Свободное преобразование	Масштабирует, вращает, перекашивает объект путем перетаскивания мыши.
	Экструзия	Создаёт иллюзию глубины (объемности) объекта.
	Нож	Разделяет замкнутый контур на отдельные объекты с границами, совпадающими с траекторией разреза.(нож)
	Ластик	Удаляет часть объекта
	Искажения	Деформирует форму объекта методом перетягивания мыши
	Прозрачность	Создаёт различные эффекты прозрачности объекта
	Пипетка	Позволяет выбрать цвет заполнения по образцу цвета объекта
	Контур	Служит для задания свойств линий (толщина, цвет)
	Фигуры	Создаёт различные формы, включает основные наборы форм

 

Разрешающая способность

Разрешающая способность – это количество элементов в заданной области. Этот термин применим ко многим понятиям, например, таким как разрешающая способность: графического изображения; принтера как устройства вывода; экрана; мыши как устройства ввода.

Эти виды разрешения между собой не связаны, пока не потребуется узнать физический размер файла на жёстком диске или картинки на экране.

Наименьший элемент изображения на экране монитора – видеопиксел. Разрешение экрана измеряется в пикселах, определяет размер всего изображения на экране.

Разрешающая способность экрана в графическом режиме определяется количеством пикселов по горизонтали и вертикали, зависит от монитора и видеокарты (свойство компьютерной системы) и от настроек операционной системы. Разрешение принтера является свойством принтера, выражающим количеством точек на участке единичной длины.

Например, разрешающая способность лазерного принтера может быть задана 300 dpi (dots per inch – точек на дюйм), что означает способность принтера напечатать на отрезке в один дюйм 300 отдельных то­чек. В этом случае элементами изображения являются лазерные точки, а размер изображения измеряется в дюймах. Стандартный фотоснимок размером 10´15 см должен содержать 1000´1500 пикселов.

Разрешение изображения является свойством самого изображения. Разрешающая способность графического изображения измеряется в пикселях на дюйм. Значение разрешения изображения хранится в файле изображения и связано с другим его свойством – физическим размером.

Пиксель в компьютерном файле не имеет определенного размера, так как хранит лишь информацию о своем цвете. Физический размер пикселя приобретает при отображении на конкретном устройстве вывода, напри­мер, на мониторе или принтере.

Разрешающая способность технических устройств по-разному влияет на вывод векторной и растровой графики.

Так, при выводе векторного рисунка используется максимальное разрешение устройства вывода. При этом команды, описывающие изображение, сообщают устройству вывода положение и размеры какого-либо объекта, а устройство для его прорисовки использует максимально возможное количество точек. Та­ким образом, векторный объект, например, окружность, распечатанная на принтерах разного качества, имеет на листе бумаги одинаковые положение и размеры. Однако более чётко окружность выглядит при печати на принтере с большей разрешающей способностью, так как состоит из большего количества точек принтера.

Значительно большее влияние разрешающая способность устройства вывода оказывает на вывод рас­трового рисунка. Если в файле растрового изображения не определено, сколько пикселей на дюйм должно создавать устройство вывода, то по умолчанию для каждого пикселя используется минимальный размер. В случае лазерного принтера минимальным элементом служит лазерная точка, в мониторе – видеопиксель. Так как устройства вывода отличаются размерами минимального элемента, который может быть ими соз­дан, то размер растрового изображения при выводе на различных устройствах также будет неодинаков.