Основні поняття комп’ютерної графіки

1. Основні поняття комп’ютерної графіки

Комп’ютерна графіка(computer graphics) – генерація, представлення, обробка й оцінка зображень або елементів зображень за допомогою обчислювальної техніки, маніпулювання ними, а також встановлення зв’язку між зображеннями й інформацією неграфічної природи. Іншими словами, комп’ютерна графіка забезпечує введення, виведення, збереження і перетворення графічної інформації за допомогою комп’ютера.

Піксель (pixel) – мінімальний елемент растрового рядка, що може дискретно керуватися графічною системою. Піксель у загальному випадку не можна зв’язувати з мінімальним розміром елемента дисплея або діаметром голки принтера. Атрибутами пікселя є тільки колір(або яскравість) і значення координат, які використовуються для визначення його горизонтальної та вертикальної позиції в деякій площині(наприклад, в площині зображення). При створенні зображень для заливання поверхонь (граней) в якості шаблону(маски) використовують растрові зображення– текстури (texture). Для опису дискретного елемента такої текстури вводять поняття тексель (texel). Подібне за змістом поняття вексель (voxel – volume picture element) являє собою елемент об’ємного растра і використовується в моделюванні об’ємних тривимірних графічних об’єктів.

Растрове зображення сформоване у виді сукупності пікселів. В даний час це один з домінуючих способів результуючого представлення графічної інформації(на растрових дисплеях і принтерах). Також використовують близьке поняття бітового масиву (bitmap) – растр, що зберігається в пам’яті або на диску. Особливість растрового зображення полягає в тому, що його розмір у не стисненому виді, а отже і швидкість завантаження, не залежить від складності зображення. Перевагою растрового зображення є швидкий спосіб відображення бітової площини зображення на растрових пристроях візуалізації. Недолік растрового зображення полягає в тому, що його не можна довільно масштабувати, тому що при зменшенні розміру зображення можливе"випадання" окремих рядків пікселів, а збільшення розміру приводить тільки до збільшення розмірів пікселів. Растровий тип зображень зручний для збереження образотворчої графіки. Для збереження растрових даних розроблені досить ефективні алгоритми стиску.

З огляду на специфіку побудови зображень, растрова графіка має наступні особливості:

 растрове зображення завжди прямокутної форми; растрове зображення не настільки гнучке, як векторне, до зміни розміру(масштабування може помітно погіршити якість);

 растровий документ не може містити об’єкти в різних колірних режимах.

Векторне зображення створюється за допомогою окремих ліній, прямих або кривих. Якість векторної візуалізації обумовлюється точністю виведення (для цього потрібні пристрої, які підтримують векторну візуалізацію: графобудівники або векторні дисплеї) і номенклатурою підтримуваних базових графічних примітивів (ліній, дуг, кривих, еліпсів). Основна перевага– зручність масштабування, з можливістю пророблення на одному зображенні елементів які досить сильно розрізняються розмірами. Крім того, до переваг векторної графіки належить те, що форма, просторове положення і колір об’єктів описується за допомогою математичних формул. Це забезпечує порівняно невеликі розміри файлів зображень і незалежність від роздільної здатності друкуючого пристрою або монітора. Для відтворення векторного зображення необхідно досить складне програмне забезпечення, що"розуміє" і коректно виконує весь протокол команд, записаних у файлі векторного графічного формату. При цьому чим складніше зображення тим більш великий за обсягом є вихідний файл і тим довше це зображення прорисовується.

Векторизація – перетворення растрового зображення у векторне. У більшості випадків ця операція приводить до втрати інформації про окремі елементи зображення, які програма, що здійснює векторизацію не в змозі коректно описати (у більшості випадків кількість кривих мінімізується навмисно). Зворотна операція відповідно– растеризація. Ця операція технічно більш проста, але при її завершенні зникає можливість довільного масштабування створеного зображення.

Візуалізація зображень – одна з основних функцій комп’ютерної графіки, поряд з аналізом і синтезом зображень. У випадку синтезу зображень відбувається перехід інформації неграфічної природи (наприклад, значення в регістрі плати вимірювального пристрою) у графічну(графік вимірюваної цим пристроєм величини). При аналізі зображень відбувається перетворення графічної інформації (наприклад, штрих-код товару) у неграфічну(інформація про виробника і дату випуску).

Обробка зображень або редагування зображень. Графічна природа інформації не змінюється, змінюються тільки характеристики зображення(яскравість, чіткість, гладкість ліній та ін.). Обробка зображень відноситься до функції синтезу зображень, хоча і є неодмінним атрибутом програм аналізу зображень(наприклад, попередня обробка сканованого зображення перед його розпізнаванням).

Розпізнавання зображень – одержання опису зображених об’єктів. Мета розпізнавання може формулюватися по-різному: виділення окремих елементів(наприклад, букв тексту на зображенні документів або умовних знаків на зображенні географічної карти) для їх подальшої інтерпретації; класифікація зображення– ухвалення потрібного рішення виходячи з результатів аналізу (робота системи самонаведення міжконтинентальної ракети, встановлення персони за допомогою аналізу відбитків пальців) та ін. Розпізнавання зображень зв’язане з функцією комп’ютерної графіки аналіз зображень.

Поняття роздільної здатності використовується для опису властивостей різних об’єктів. Необхідно чітко розрізняти такі поняття, як: роздільна здатність екрану, роздільна здатність друкуючого пристрою, роздільна здатність зображення.

Роздільна здатність екрану – це властивість комп’ютерної і операційної систем, перша залежить від монітора і відеоадаптеру, друга– від установлених параметрів операційної системи. Роздільна здатність екрану вимірюється в пікселях і визначає розмір зображення, яке цілком може розміститись на екрані.

Роздільна здатність принтера – це властивість принтера, що виражає кількість окремих крапок, які можуть бути надруковані на ділянці одиничної довжини. Роздільна здатність принтеру вимірюється в одиницях dpі(Dots Per Inch – крапки на дюйм) і визначає розмір зображення при заданій якості або якість зображення при заданому розмірі.

Роздільна здатність зображення – це властивість самого зображення. Вимірюється в крапках на дюйм і задається при створенні зображення в графічному редакторі або в процесі сканування за допомогою програмного забезпечення сканеру. Значення роздільної здатності зображення зберігається у файлі зображення і нерозривно зв’язано з іншою властивістю зображення– його фізичним розміром.

Фізичний розмір зображення може вимірюватись як у пікселях, так і в одиницях довжини(міліметрах, сантиметрах, дюймах). Фізичний розмір зображення задається при створенні зображення, за допомогою відповідного програмного забезпечення, і зберігається у файлі зображення.

Якщо зображення готують для демонстрації на екрані, то його ширину і висоту задають у пікселях, для того, щоб розрахувати яку частину екрана зображення буде займати.

Якщо зображення готують для друку, то його розмір задають в одиницях довжини, для того, щоб визначити яку частину листа паперу зображення буде займати. Графічне програмне забезпечення для відповідного типу файлів зображення дозволяє легко перерахувати розмір зображення з пікселів в одиниці довжини і навпаки.

Основні значення роздільної здатності й сфери їх застосування

Дата добавления: 2014-12-25