Классификация компьютерной графики

Т. С. Валияхметова
КЛАССИФИКАЦИЯ
КОМПЬЮТЕРНОЙ
ГРАФИКИ
Научный редактор: Обабков И. Н. доц., канд. тех. наук
Для студентов всех форм обучения технических
направлений подготовки
Цели лекции
Систематизировать и закрепить знания
студентов по теме «компьютерная графика»
Содержание
• Основные определения
• Виды компьютерной графики
• Сферы применения компьютерной
графики
Графика и компьютерная графика
Графика – результат визуального представления
реального или воображаемого объекта, полученный
традиционными методами (рисование, печатание)
художественных образов (гравюра, литография).
Традиционная графика – результат визуального
представления изображения на двумерной
поверхности (бумага, холст).
Компьютерная графика – графика, включающая
любые компьютерные данные, предназначенные для
отображения на устройстве вывода (экран, принтер,
плоттер).
Термином компьютерная графика
могут называться:
– Изображения на экране
– Данные в графических файлах
– Изображения из графических файлов
перенесенные на бумагу (печать),
пленку или иной материал.
Компьютерная графика как наука
Компьютерная графика - специальная область
информатики, изучающая методы и средства
создания и обработки изображений с помощью
программно-аппаратных вычислительных
комплексов.
Она охватывает все виды и формы
представления изображений, доступных для
восприятия человеком либо на экране монитора,
либо в виде копии на внешнем носителе (бумага,
кинопленка, ткань и прочее).
В компьютерной графике
рассматриваются следующие задачи:
• Представление изображения в
компьютерной графике;
• Подготовка изображения к
визуализации;
• Создание изображения;
• Осуществление действий с
изображением.
Виды компьютерной графики
Классификация
Компьютерной
графики
По способу
формирования
изображения
Двумерная
Растровая
Трехмерная
По сфере
применения
По области
деятельности
Черно-белая
инженерная
Цветная
научная
Векторная
Мультимедийная
Фрактальная
web-графика и др.
Растровая графика
Растровая графика – это графика,
основанная на изображениях, которые
построены из цветных элементов (пикселей)
одинакового размера, находящихся в узлах
специальной сетки – растра.
Растровую графику применяют при
разработке электронных (мультимедийных) и
полиграфических изданий.
Принцип построения
растрового изображения:
• В основе растровой
графики лежит
способность
человеческого глаза
воспринимать
изображение,
состоящее из
отдельных мелких
элементов, как
единое целое.
Результат восьмикратного приближения растрового изображения
Преимущества и недостатки растровой графики
Преимущества растровой графики
Недостатки растровой графики
При описании сложных изображений
желательно использовать
растровую
графику, так как такой файл будет намного
меньше, чем аналогичный векторный;
Нерационально
хранить
простое
изображение в растровом формате, так как
такой файл займет много места (по
сравнению с аналогичным векторным);
С помощью растровой графики удается Трансформация растрового изображения
получить реалистичные фотоизображения приведет к его искажению;
высокого качества;
Из-за
независимости
пикселей Изменение размера изображения приводит
(составляющих изображение) возможно к потере качества.
тончайшее редактирование растровых
изображений;
На принципе построения
изображений
основана
графических изображений.
растровых
оцифровка
Основные понятия растровой графики
• Растр – средство представления
изображения в виде прямоугольной матрицы
элементов.
• Пиксель – минимальный элемент растрового
изображения.
• Размер изображения – количество
пикселей, формирующих изображение.
Размер изображения измеряется в пикселях,
и обозначается их произведением.
Например, 1200 × 1600.
Векторная графика
Векторная графика – графика,
основанная на использовании контуров линий или геометрических фигур.
При сохранении векторного изображения
запоминаются математические функции,
описывающие контуры и информация о
цвете.
Векторная графика применяется для
построения «рисованных» изображений
Векторное изображение, созданное в Corel Draw
Векторные изображения описываются так
называемыми математическими кривыми,
то есть математическими функциями.
Например: Изображение окружности в
векторном виде описывается всего рядом
параметров:
–
–
–
–
Значением координат центра;
Формулой, которой задается окружность.
Цветом заливки;
Цветом контура.
Преимущества и недостатки векторной графики
Преимущества векторной графики
Недостатки векторной графики
При описании простых изображений
Нельзя создать сложное реалистичное
векторные файлы занимают малый
изображение фотографического
объем;
качества;
При изменении размера изображение его Сложные изображения будут не только
качество не ухудшается;
отставать по качеству от аналогичных
растровых, но и занимать больший
объем;
Трансформация векторного изображения Изображение из одного векторного
не приводит к его искажению.
редактора
в
другой
часто
конвертируется с искажениями.
При изменении размера объекта толщина Перевод векторного изображения в растр
линий может быть задана постоянной
достаточно прост, но — трассировка
величиной, независимо от реального
растра (перевод растра в вектор)
контура.
требует
значительных
вычислительных
мощностей
и
времени и не всегда обеспечивает
высокого
качества
векторного
изображения.
Основные понятия векторной графики
• Контур –
элементарный объект
векторной графики.
• Узел – опорная точка,
на основе которой
создается и
редактируется контур
объекта.
Контур
Узел
Фрактальная графика
• Фрактал — объект, отдельные элементы которого
наследуют свойства родительских структур.
• Поскольку более детальное описание элементов
меньшего масштаба происходит по простому
алгоритму, описать такой объект можно всего лишь
несколькими математическими уравнениями.
• Фракталы позволяют описывать целые классы
изображений, для детального описания которых
требуется относительно мало памяти.
На основе фрактальной графики строят как
простейшие, так и сложные иллюстрации,
имитирующие природные ландшафты и
трехмерные объекты
Пример изображения, построенного на основе фрактальной графики
Трехмерная графика
Трехмерная графика – это раздел
компьютерной графики, изучающий
методы и средства создания и
обработки объемных объектов с
помощью программно-аппаратных
вычислительных комплексов.
• Построение трехмерной
модели заключается в
последовательном
выполнении операций
объединения, вычитания и
пересечения над простыми
объемными элементами
(призмами, цилиндрами,
пирамидами, конусами,
сферами и т.д.). Помимо
этого, к объектам можно
применять всевозможные
модификаторы (изгиб, скос,
вращение, отражение др.).
Создание трехмерной модели (сборки) в системе КОМПАС 3D
Преимущества и недостатки
трехмерной графики
Преимущества трехмерной
графики
Недостатки трехмерной графики
Возможность просмотра объект со Повышенные
требования
к
всех сторон
аппаратной части компьютера
Возможность
трансформации Необходимость
большой
трехмерного объекта
подготовительной работы по
созданию моделей всех объектов
сцены
Возможность
добавления Необходимость
контроля
за
материалов для объектов сцены
взаимным положением объектов
сцены
Основные понятия трехмерного
изображения
• Трехмерная сцена – место, где происходит
моделирование объекта и его просмотр с любых
сторон.
• Ребро – прямая или кривая, разделяющая две
смежные грани.
• Грань – гладкая (необязательно плоская) часть
поверхности детали.
• Вершина – точка на конце ребра.
• Модификатор – инструмент, предназначенный для
изменения структуры объекта: взаимного
расположения, типа или количества вершин, формы,
размеров и расположения граней и др.
Этапы создания трехмерной сцены:
•
•
•
•
•
•
•
Предварительная подготовка
(продумывается состав сцены);
Создание геометрической модели сцены
(моделирование объектов сцены);
Настройка освещения сцены;
Настройка и установка съемочных камер;
Подготовка и назначение материалов для
объектов сцены;
Настройка анимации;
Визуализация сцены.
Сферы применения технологий
компьютерной графики:
• Графический интерфейс пользователя;
• Спецэффекты, Визуальные эффекты (VFX), цифровая
кинематография;
• Цифровое телевидение, Всемирная паутина,
видеоконференции;
• Цифровая фотография и существенно возросшие
возможности по обработке фотографий;
• Визуализация научных и деловых данных;
• Компьютерные игры, системы виртуальной реальности
(например, тренажёры управления самолётом);
• Системы автоматизированного проектирования;
• Компьютерная томография;
• Компьютерная графика для кино и телевидения;
• Лазерная графика.
Выводы
В самых общих словах можно сказать, что
двумерная компьютерная графика - это
совокупность средств и приемов для
рисования изображений с помощью
компьютера.
трехмерная компьютерная графика
предназначена для имитации
фотографирования или видеосъемки
трехмерных образов объектов, которые
должны быть предварительно подготовлены
в памяти компьютера.
Библиографический список
1. Дегтярев В. М. Инженерная и компьютерная
графика: учеб. для студентов вузов / В. М. Дегтярев,
В. П. Затыльникова. – Москва: Академия, 2010. – 240
с.
2. Информатика: Учебник / Б. В. Соболь, А. Б. Галин,
Ю. В. Панов, Е. В. Рашидова, Н. Н. Садовой. – Изд. 3е, дополн. и перераб. – Ростов н/Д: Феникс, 2007. –
446 с.