Видове компютърна графика

Подаване на данни на компютър, монитор в графичен вид се реализира за първи път в средата на 50-те години на мейнфрейм компютри, приложен към научно изследване във военната област. Оттогава метода на изображението на дисплея данни се превърна в тяло на огромния брой компютърни системи, по-специално лични. Графичният потребителски интерфейс сега е "де факто" стандарт за софтуера на различни класове, вариращи от операционни системи.

Има специална област на компютърните науки, който изучава методите и средствата за обработка на изображения с помощта на хардуерни и софтуерни компютърни системи, - компютърна графика. Тя обхваща всички видове изображения и форми за представяне на разположение на човешкото възприятие или на екрана, или под формата на копия на външен носител (хартия, фолио, плат и др.) Без компютърна графика не могат да си представят не само на компютъра, но и нормално, то е материален свят. визуализация на данни се използва в различни области на човешката дейност. Например ние наричаме медицина (компютърна томография), научните изследвания (визуализация на структурата на материята, векторни полета и други данни), симулация на платове и дрехи, експериментални разработки.

В зависимост от начина на получаване на изображение компютърни графики обикновено се подразделят на растер, вектор и фрактал.

Самостоятелен обект се счита за триизмерен (3D) графики, изучаване техники и методи за изграждане на солидни модели на обекти във виртуалното пространство. Като правило, той комбинира метод изображения вектор и растер.

Особености цветова гама описват понятия като черно-бели и цветни графики. За да се специализират в определени области да посочат имената на някои раздели по инженерна графика, научни графики, уеб графики, отпечатване с компютър и други.

На кръстовището на компютър, телевизия и кино е роден и се разраства бързо сравнително нова област на компютърната графика и анимация.

На видно място в компютърната графика, посветена на забавление. Имаше дори такова нещо като механизъм графично представяне на данни (Graphics Engine). игрален софтуер на пазара има оборот от десетки милиарди долари и често започва следващия етап на подобряване на графика и анимация.

Въпреки че компютърната графика е само инструмент, неговата структура и методи се основават на съвременни постижения на фундаментални и приложни науки: математика, физика, химия, биология, статистика, програмиране, както и много други. Това наблюдение е валидно и за двата софтуера и хардуера, за да се създаде компютър и обработка на изображения. Ето защо, компютърна графика е един от най-бързо развиващите се отрасли на компютърните науки и в много случаи действа като "локомотив" дърпа за цяла компютърна индустрия.

За растерни изображения, състоящи се от точки, от особено значение е концепцията за резолюция, което изразява броя на точките на единица дължина. Така че е необходимо да се прави разлика между:

• Разделителна способност на изображението на екрана;

• резолюция на отпечатаното изображение.

оригинала на разрешително. оригинална резолюция се измерва в точки на инч (dotsper инчов - DPI) и зависи от изискванията за качество на изображението

и размера на файла, метод на записа или метод за създаване оригинални илюстрации, избран формат на файла и други параметри. По принцип правилото, че по-високите изисквания за качество, толкова по-висока трябва да бъде резолюцията на оригинала.

Разделителна способност на екрана на изображението. За копия от едно изображение на екрана елементарни точка се нарича пиксел. пиксел размер варира в зависимост от разделителната способност на екрана (стандартен диапазон от стойности), както и резолюцията на оригиналния размер на изображението.

Монитори за изобразяване с 20-21 инчов (професионален клас) обикновено осигуряват стандартна резолюция 640x480 екран, 800x600 пиксела, 1024х768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1200, 1920x1600. Разстоянието между съседните фосфорни точки по отношение на качеството на монитора е 0.22-0.25 мм.

За откриване копия достатъчна резолюция 72 DPI, за печат на цветен лазерен принтер или 150-200 DPI, за изход към fotoeksponiruyuschem устройство 200-300 DPI. Създадена правило, че резолюцията на печат от първоначалната стойност трябва да е 1,5 пъти по-голяма от линейността на растер изходно устройство. Ако хартиеното копие ще бъде увеличен в сравнение с оригинала, тези ценности трябва да бъдат умножени по коефициент,.

Разделителната способност на отпечатаното изображение и концепцията за честота екран. размер Dot като растерно изображение на хартиен носител (хартия, фолио и други подобни. Г.) И на екрана в зависимост от използвания метод и параметрите на оригиналния прожекцията. Когато растеризация на оригинала като насложени мрежи линии, които образуват клетки елемент растер. честота растер мрежа се измерва с броя на линии на инч (линии на инч - IPI) и се нарича решението на екрана.

Размерът на точки се изчислява за всеки елемент зависи от терена и интензивността в дадена клетка. По-голяма интензивност, по-гъсто населени растерен елемент. Това означава, че ако клетката е напълно черен, размер точка съвпада с размера на елемента на растер. В този случай говорим за 100% filled- ™. За пълно бяло стойност заетост ще бъде 0%. На практика, процентът на заетост на елемента на печат обикновено е 3-98%. В този случай, всички точки са със същата оптична плътност, в идеалния случай се приближава абсолютно черно. В илюзията на тъмен тон е създадена от увеличаване на размера на точки, а оттам и намаляване на празно пространство между тях области на еднакво разстояние между центровете на растерни елементи (фиг. 15.1). Този метод се нарича растеризиране с амплитудна модулация (АМ).

Съществува метод скрининг и честотна модулация (FM), когато силата на сигнала се регулира чрез промяна на разстоянието между съседни точки с еднакъв размер. Така, когато честотно модулиран растеризация в растер клетки с различна интензивност тон е различен брой точки (вж. Фиг. 15.1).

Box растерни растер AM AM-18,75% 50% FM растерни растер 18.75%

Фиг. 15.1. Примери за модулиране на амплитудата и честотата на растера

Изображение растеризиран метод FM изглежда по-ефективно, тъй като размерът на точка е минимална, и във всеки случай е значително по-малък от средния размер на точката под AM-растеризация. Освен това подобрява промяната на качеството на изображението FM метод, наречен стохастичен скрининг. В този случай, изчислява броя на точките, необходими за показване на желаната интензивност тон в растер клетка. След това тези точки са разположени вътре в клетката на разстояния изчисляват квази-случаен начин (в действителност, използва специален математически алгоритъм). Това означава, че редовно растер вътре в клетката, като в изображението като цяло, липсва (фиг. 15.2). Ето защо, за FM скрининг стохастичен безсмислена концепция честота екран тя е на стойност само резолюцията на изходното устройство. Такъв метод е скъпо изчислителни ресурси и оборудване печат с висока точност; тя се използва главно за произведения на изкуството, отпечатване на броя на цветовете, които надвишават четири.

Фиг. 15.2. Пример на стохастична на растер

интензивност тон (т.нар лекота) може да бъде разделен на 256 нива. По-голям брой градации не се възприема от човешкото око и е излишно. По-малко възпрепятства възприемането на изображението (минималното допустимо за висококачествено полутонално изображение приема стойност от 150 нива). Лесно е да се изчисли, че за възпроизвеждане 256 нива тонове достатъчни, за да има размер на окото на растера 256 = 16 х 16 точки.

Между първоначалния резолюция, и нивата на растер честотни градация има връзка описано с формулата:

,

където N - брой на нивата на тон градация (цветове),

DPI - резолюция от изходното устройство (монитор)

IPI - управлението на екрана. Звено във формула съответства на абсолютно бял цвят, когато няма растер клетка е пълна.

Когато отпечатване на изображения се наслагват растери един в друг, например многоцветен, всяка следваща растер завърта на определен ъгъл. Традиционен цветен печат счита за обръщане ъгли: 105 градуса за синя печатна форма на 75 градуса за магента, 90 градуса и 45 градуса жълти до черно. В тази клетка растер става наклонен и 256 градации за възпроизвеждане на тонове с 150 IPI управлението на екрана не е достатъчно резолюция 16x150 = 2400 DPI. Ето защо, за професионален клас устройства fotoeksponiruyuschih приети минимален стандарт резолюция от 2540 DPI, като предоставя високо качество на скрининг за различни ъгли на въртене на растера. Така коефициентът, отразяващ корекция за ъгъла на завъртане растер, за цветни изображения е 1.06.

Динамичният обхват. тон качествено възпроизвеждане на изображения, заснети оцени динамичен диапазон (D). Това оптична плътност е числено равно на десетичен логаритъм на реципрочната стойност на пропускливост T (за документи, считани за "предаване", например слайдове) или коефициент на отражение Р (за други оригинали като отпечатъци печат):

,

където FQ - инцидент светлинен поток,

Fp - отразената светлинния лъч,

T - липсва светлина.

За оптични носители, пропускащ светлината, динамичният диапазон е в диапазона от 0 до 4. За повърхности, които отразяват светлината, динамичният диапазон стойността на от 0 до 2. Колкото по-висок динамичен обхват, по-голям е броят присъства в полутоналното изображение и по-добро качество на възприемане ,

Връзка между параметрите и размерът на файла. Средства растерни графики, направени, за да илюстрира работата, изискваща висока точност при предаването на цветове и тонове. Въпреки това, размерът на растерни графични файлове бързо да увеличи с разрешение. Снимка предназначена за домашна promotra (стандартен размер 10x15 см, дигитализирани с резолюция от 200-300 DPI, дълбочина на цвета 24 бита), отнема в TIFF формат с Режим на компресия на около 4 MB. дигитализирани висока резолюция пързалка отнема 45-50 MB. Раздяла цветно изображение A4 заема 120-150 MB.

Мащабиране на растерни изображения. Един недостатък на растерни графики е т.нар пикселизирането снимките, когато те се увеличи (ако не се вземат специални мерки). определен брой точки, и увеличава техния размер, стават видими растерни елементи, която нарушава самото изображение (фиг. 15.3) с по-голям мащаб на времето в оригинала е налице. За да се противодейства пикселизация е направен предварително дигитализиране на оригинала с резолюция достатъчно за качеството на визуализация по време на мащабиране. Друг метод се състои в прилагане на стохастичен растер, който намалява пикселизация ефект в определени граници. Накрая, когато мащаб по метода на интерполация, когато увеличаване на размера на илюстрация не се дължи на точките за мащабиране, и чрез добавяне на необходимия брой междинни точки.

Фиг. 153. пикселизация ефект, когато мащабиране растерна графика

Ако базов елемент растерна графика изображение е точка, а след това в онлайн векторни графики. Линия описано математически като един обект, и тъй като количеството на данни за показване на векторни графики на обекта средство е значително по-малък от растерни графики.

Линия - прости векторни графики. Подобно на всеки обект, линията има следните свойства: форма (права линия), дебелина, цвят, шрифт (твърдо вещество, пунктирана). Затворени линии стават попълнено собственост. пространство, обхваната от тях може да бъде запълнена с предмети или друг избран цвят.

А просто не е затворена линия е ограничена от две точки, наречени възли. Възли също имат свойства, които оказват влияние върху параметрите на формата и естеството на края на линията за взаимодействие с други обекти.

Всички други обекти на векторни графики са съставени от линии. Например, можете да направите един куб от шест свързани правоъгълници, всеки от които, от своя страна, се формират от четири свързани линии. Възможно да си представим куб като дванадесетте и свързани линии, образуващи ребра.

Фиг. 15.4. векторни графики