Компьютерная графика. Форматы и средства работы

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа 

ИНФОРМАТИКА 

Компьютерная  графика. Форматы и средства работы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Санкт-Петербург

2010 
 
 

      СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………………………3

1. ВИДЫ  КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ. ОСНОВНЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ…………...3

2. РАСТРОВАЯ  ГРАФИКА……………………………………………………………….…….4

2.1. СРЕДСТВА РАБОТЫ С РАСТРОВОЙ ГРАФИКОЙ…………………………………….5

2.1.1. АППАРАТНЫЕ  СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ РАСТРОВЫХ  ИЗОБРАЖЕНИЙ……....5

2.1.2 ПРОГРАМНЫЕ  СРЕДСТВА СОЗДАНИЯ РАСТРОВЫХ  ИЗОБРАЖЕНИЙ…………5

2.2. ОСНОВНЫЕ РАСТРОВЫЕ ФОРМАТЫ………………………………………………….6

3. ВЕКТОРНАЯ  ГРАФИКА …………………………………………………………………….8

3.1. СРЕДСТВА  РАБОТЫ С ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКОЙ…………………………………….9

3.2. ОСНОВНЫЕ  ВЕКТОРНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ФОРМАТЫ……………………………...9

4.  ТРЕХМЕРНАЯ  ГРАФИКА…………………………………………………………………11

5. ФРАКТАЛЬНАЯ  ГРАФИКА………………………………………………………………..11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………13

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………14 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      ВВЕДЕНИЕ 

      Компьютерная графика (также машинная графика) — область деятельности, в которой компьютеры используются как инструмент для синтеза (создания) изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Также компьютерной графикой называют результат такой деятельности.     

      Разработки в области компьютерной графики сначала двигались лишь академическим интересом и шли в научных учреждениях. Постепенно компьютерная графика прочно вошла в повседневную жизнь, стало возможным вести коммерчески успешные проекты в этой области. К основным сферам применения технологий компьютерной графики относятся: графический интерфейс пользователя; спецэффекты, визуальные эффекты (VFX), цифровая кинематография; цифровое телевидение, всемирная паутина, видеоконференции; цифровая фотография и существенно возросшие возможности по обработке фотографий; цифровая живопись; 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.

      Данная  работа посвящена основам компьютерной графики. В ней рассмотрены виды компьютерной графики, даны ее основные понятия.

 
 

      1. ВИДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ГРАФИКИ. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 

      Растровая графика применяется при разработке мультимедийных и полиграфических изданий. Компьютер используют больше для обработки, чем для создания растровых изображений. Для ввода растровых изображений в компьютер используют цифровые фото- и видеокамеры. Растровая графика используется и в Интернете.

      Векторная графика используется, наоборот, для  создания иллюстраций. Программное обеспечение для работы с векторной графикой используется в различных рекламных агентствах, дизайнерских бюро, редакциях и издательствах. С помощью векторной графики могут создаваться высокохудожественные произведения, но их создание очень сложно.

      Фрактальная графика основана на автоматической генерации изображений путем  математических расчетов. Создание фрактальных  изображений основано не в рисовании, а в программировании. Фрактальная графика редко используется в печатных или электронных документах.

      Трёхмерная  графика (3D, 3 Dimensions,) — больше всего применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в архитектурной визуализации, кинематографе, телевидении, компьютерных играх, печатной продукции, а также в науке и промышленности. Трёхмерное изображение на плоскости отличается от двумерного тем, что включает построение геометрической проекции трёхмерной модели сцены на плоскость (например, экран компьютера) с помощью специализированных программ. При этом модель может как соответствовать объектам из реального мира (автомобили, здания, ураган, астероид), так и быть полностью абстрактной (проекция четырёхмерного фрактала). [4] 
 
 

      2. РАСТРОВАЯ ГРАФИКА 

      Компьютерное  растровое изображение представляется в виде прямоугольной матрицы, каждая ячейка которой - цветная точка. Т.е. основой растрового представления графики является пиксел (точка) с указанием ее цвета. При описании, например, красного эллипса на белом фоне приходится указывать цвет каждой точки как эллипса, так и фона. Изображение представляется в виде большого количества точек – чем их больше, тем визуально качественнее изображение и больше размер файла. Т.е. одна и таже картинка может быть представлена с лучшим или худшим качеством в соответствии с количеством точек на единицу длины – разрешением (обычно, точек на дюйм – dpi или пикселов на дюйм – ppi).

      Кроме того, качество характеризуется еще  и количеством цветов и оттенков, которые может принимать каждая точка изображения. Чем большим количеством оттенков характеризуется изображения, тем большее количество разрядов требуется для их описания. Красный может быть цветом номер 001, а может и – 00000001. Таким образом, чем качественнее изображение, тем больше размер файла.

      Растровое представление обычно используют для  изображений фотографического типа с большим количеством деталей  или оттенков. К сожалению, масштабирование  таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи (правда, это может быть не так заметно при уменьшении визуальных размеров самой картинки – т.е. сохранении разрешения). Добавление пикселов приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, т.к. новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Распространены форматы .tif, .gif, .jpg, .png, .bmp, .pcx и др. 

      Основным  недостатком растровых изображений  является невозможность их увеличения для рассмотрения деталей. При увеличении изображения точки становятся крупнее, но дополнительная информация не появляется. Этот эффект называется пикселизацией.

     2.1. СРЕДСТВА РАБОТЫ С РАСТРОВОЙ ГРАФИКОЙ 

     2.1.1. АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА  ПОЛУЧЕНИЯ РАСТРОВЫХ  ИЗОБРАЖЕНИЙ 

      К аппаратным средствам получения  цифровых растровых оригиналов в  основном относятся сканеры и  цифровые камеры. Другие устройства, например цифровые видеокамеры, адаптеры захвата телевизионных кадров, в компьютерной графике играют чаще вспомогательную роль.  Для создания изображений "от руки" предназначены графические планшеты, на которых рисуют специальным электронным пером. Мы будем рассматривать только один из этих способов получения растрового изображения - сканирование. 

      Одной из важных характеристик сканера является разрешение. В устройствах бытового класса - это 300-600 dpi, профессионального - 1200-3000. Если вы ориентируетесь на получение изображений для экрана монитора, то достаточно иметь при сканировании разрешение 300 dpi.  Сканеры обычно поставляются вместе с программным обеспечением, которое позволяет не только настроить параметры сканирования изображения, но и произвести дополнительное изменение его. Во время подготовки иллюстраций для Web-страницы мы часто сталкиваемся с проблемой "плохой фотографии", когда в вашем распоряжении находится некачественный снимок. Эту проблему легко можно решить, используя возможности графического редактора. [4] 

      2.1.2 ПРОГРАМНЫЕ СРЕДСТВА  СОЗДАНИЯ РАСТРОВЫХ  ИЗОБРАЖЕНИЙ 

      Для обработки изображений на компьютере используются специальные программы - графические редакторы.  Среди программ, предназначенных для создания растровых изображений, самыми популярными считаются Painter компании Fractal Design, FreeHand компании Macromedia, и Fauve Matisse. Пакет Painter обладает широким спектром средств рисования и работы с цветом. В частности, он моделирует различные инструменты (кисти, карандаш, перо, уголь, аэрограф и др.), позволяет имитировать материалы (акварель, масло, тушь), а также добиться эффекта натуральной среды. Последние версии программы FreeHand обладают богатыми средствами редактирования изображений и текста, содержат библиотеку спецэффектов и набор инструментов для работы с цветом.  
Программа Photoshop компании Adobe занимает особое место. По сути дела, сегодня эта программа является стандартом в компьютерной графике, и все другие программы неизменно сравнивают именно с ней.  

      2.2. ОСНОВНЫЕ РАСТРОВЫЕ  ФОРМАТЫ 

      BMP (Windows Device Independent Bitmap) - самый простой растровый формат является форматом Windows, он поддерживается всеми графическими редакторами, работающими под ее управлением. В BMP данные о цвете хранятся только в модели RGB, поддерживаются как индексированные цвета (до 256 цветов), так и полноцветные изображения. Благодаря примитивнейшему алгоритму записи изображения, при обработке файлов формата BMP очень мало расходуется системных ресурсов, поэтому этот формат часто используется для хранения логотипов, экранных заставок, иконок и прочих элементов графического оформления программ.

      GIF (Graphics Interchange Format) - является одним из самых популярных форматов изображений, размещаемых на веб-страницах. Отличительной его особенностью является использование режима индексированных цветов (не более 256), что ограничивает область применения формата изображениями, имеющими резкие цветовые переходы. Небольшие размеры файлов изображений обусловлены применением алгоритма сжатия без потерь качества, благодаря чему изображения в этом формате наиболее удобны для пересылки по каналам связи глобальной сети. В GIF реализован эффект прозрачности и возможности хранить в одном файле несколько картинок с указанием времени показа каждой, что используется для создания анимированных изображений.

      PNG (Portable Network Graphics) - формат PNG, являющийся плодом трудов сообщества независимых программистов, появился на свет как ответная реакция на переход популярнейшего формата GIF в разряд коммерческих продуктов. Этот формат,  в отличие от GIF сжимает растровые изображения не только по горизонтали, но и по вертикали, что обеспечивает более высокую степень сжатия. Как недостаток формата часто упоминается то, что он не дает возможности создавать анимационные ролики. Зато формат PNG позволяет создавать изображения с 256 уровнями прозрачности что, безусловно, выделяет его на фоне всех существующих в данный момент форматов. Так как формат создавался для Интернета, в его заголовке не предназначено место для дополнительных параметров типа разрешения, поэтому для хранения изображений, подлежащих печати, PNG плохо подходит, для этих целей лучше подойдет PSD или TIFF. [3]

      JPEG (Joint Photographic Experts Group) - самый популярный формат для хранения фотографических изображений, является общепризнанным стандартом. JPEG может хранить только 24-битовые полноцветные изображения. Хотя JPEG отлично сжимает фотографии, но это сжатие происходит с потерями и портит качество, тем не менее, он может быть легко настроен на минимальные, практически незаметные для человеческого глаза, потери. Однако не стоит использовать формат JPEG для хранения изображений, подлежащих последующей обработке, так как при каждом сохранении документа в этом формате процесс ухудшения качества изображения носит лавинообразный характер. Наиболее целесообразно будет корректировать изображение в каком-нибудь другом подходящем формате, например TIFF, и лишь по завершению всех работ окончательная версия может быть сохранена в JPEG. Формат JPEG не поддерживает анимацию или прозрачный цвет.

      TIFF (Tag Image File Format). Как универсальный формат для хранения растровых изображений, TIFF достаточно широко используется, в первую очередь, в издательских системах, требующих изображения наилучшего качества. Кстати, возможность записи изображений в формате TIFF является одним из признаков высокого класса современных цифровых фотокамер. В этом формате поддерживаются такие чисто профессиональные возможности, как обтравочные контуры, альфа-каналы, возможность сохранять несколько копий изображения с разным разрешением и даже включать в файл слои. Благодаря своей совместимости с большинством профессионального ПО для обработки изображений, формат TIFF очень удобен при переносе изображений между компьютерами различных типов.

      PSD (Adobe Photoshop) - является стандартным форматом пакета Adobe Photoshop и отличается от большинства обычных растровых форматов возможностью хранения слоев (layers). Он содержит много дополнительных переменных (не уступает TIFF по их количеству) и сжимает изображения иногда даже сильнее, чем PNG (в тех случаях, когда размеры файла измеряются не в килобайтах, а в десятках или даже сотнях мегабайт). Файлы PSD свободно читаются большинством популярных просмотрщиков. [4]