Презентация "компьютерная графика"

Компьютерная графика.

Виды компьютерной графики.
Модели кодирования цвета

Презентацию подготовил: Д.А. Маслов – преподаватель ГАПОУ «Краснокаменский горно-промышленный техникум

Цель:

Ознакомление с понятием и видами компьютерной графики; с различными цветовыми моделями компьютерной графики

Определения

Компьютерная графика – создание, визуализация и обработка изображений и их элементов посредством вычислительной техники. Основная задача компьютерной графики – установление связи между информацией неграфической природы и изображениями.

Основые понятия

Визуализация изображений - основная функция компьютерной графики (наряду с анализом и синтезом изображений). В случае синтеза изображений происходит переход информации неграфической природы (например, значение в регистре платы измерительного устройства) в графическую (график измеряемой этим устройством величины). При анализе изображений идёт преобразование графической информации (например, штрих-код товара) в неграфическую (информация о производителе и дате выпуска).

Основные понятия

 Обработка изображений – преобразование (редактирование) изображений средствами вычислительной техники. При этом и входным и выходным параметром обработки является изображение. Например, под обработкой может подразумеваться повышение четкости, контраста, цветовое изменение изображения и т.д. Задачей преобразования является как улучшение изображения (по каким-либо параметрам), так и кардинальное изменение изображения (в зависимости от поставленных целей такого изменения).

Основные понятия

Распознавание изображений – получение описания графических объектов средствами вычислительной техники. Методы и алгоритмы распознавания разрабатывались прежде всего для обеспечения зрения роботов и систем специального назначения. В современности, наиболее частое применение – распознавание текстов, некоторых символов, классификация изображения в целом (например, установление личности по отпечаткам пальцев) и т.д.

Задачи компьютерной графики

В изобразительной компьютерной графике - создание высокохудожественных изображений; приоритетные направления: создание реалистичных трёхмерных изображений, редактирование видеоданных, Web-дизайн;
В научной графике - визуализация и обработка результатов измерений или моделирования: приоритетное направление: когнитивная компьютерная графика, ГИС
В формирующей человека графике - изучение и использование различных аспектов восприятия графической информации человеком; приоритетные направления: создание компьютерных игр, разработка систем виртуальной реальности;

Растровая графика

Пиксель – наименьшая составляющая растровой графики. Один пиксель содержит в себе информацию о расположении по оси Х и Y, а так же информацию о цвете и прозрачности (альфа-канал).
Изображения, представленные посредством пикселей, называют растровыми, то есть разложенные на элементы.

В растровом представлении (Gimp, Adobe Photoshop, Paint) изображение разбивается на квадратные элементы одинакового размера и каждый такой элемент описывается отдельно. Этот квадратный графический элемент называют пикселом (picture element, pixel).

Растровая графика

Разрешение - определяет количество единичных элементов растровой карты, приходящихся на единицу длины изображения.
Измеряется в dpi – количество пикселов на одном дюйме длины (1 дюйм = 2,54 см).
Но что дает разрешение?

1 дюйм практически совпадает с 5ю клетками в тетради и если обвести их и закрасить одну клетку, то разрешение нашего «рисунка» будет 5 dpi.
Теперь уменьшим размер клетки-пикселя в 4 раза, закрасим только четверть клетки, в этом случае разрешение увеличится только в 2 раза, ведь на одну длину теперь приходится 20 клеток-пикселей 

Растровая графика

Теперь видно, что чем выше разрешение, тем точнее будет воспроизведено изображение, его цветовые переходы и оттенки, ну соответственно, чем больше разрешение, тем больше размер файла.

Разрешение 300 dpi

Разрешение 72 dpi

Растровая графика

Глубина цвета  -  набор цветов, используемый для отображения изображения.

Растровая графика

цветные:
High Color – 16 бит на пиксель (65 536 цветов);
True Color – 24 бит на пиксель (16,7 млн цветов);
Deep Color – 32 (4 байт отвечает за прозрачность, или информацию об альфа-канале), 48 и более бит на пиксель;

Растровая графика

16 бит на пиксель

24 бита на пиксель

32 бита на пиксель

Недостатки растровой графики

При уменьшении растрового изображения несколько соседних точек преобразуются в одну, таким образом теряется различимость мелких деталей

Недостатки растровой графики

Увеличение растрового изображения приводит к увеличению размеров пикселей (наблюдается эффект пикселизации).
Большой размер файлов с простыми изображениями (Нужно хранить положение каждого пиксела и цветовой код пиксела)

Векторная графика

Векторная графика – это изображения, сформированные из простейших геометрических образов (точек, линий).
Для описания изображения используется только математическая интерпретация.

Качество векторной визуализации обуславливается точностью вывода (требуются устройства, поддерживающие векторную визуализацию: графопостроители или векторные дисплеи) и номенклатурой поддерживаемых базовых графических примитивов (линий, дуг, кривых, эллипсов).

Векторная графика

Основным элементом векторной графики является  линия. Для её математического представления используются:
а) точка – кривая 0-го порядка
б) линия – кривая 1-го порядка
в) эллипс – кривая 2-го порядка
г) кривая Безье – параметрическая кривая

Векторная графика

Каждый элемент обладает следующими характеристиками:
параметры уравнения
цвет заполнения
цвет контура
оформление контура

Преимущества векторных изображений:

удобство масштабирования (без потери качества), с возможностью проработки на одном изображении элементов с сильно различающимися размерами;
форма, пространственное положение и цвет объектов описывается с помощью математических формул. Это обеспечивает сравнительно небольшие размеры файлов изображений и независимость от разрешения печатающего устройства или монитора;

для воспроизведения векторного изображения обычно необходимо достаточно сложное программное обеспечение, понимающее и корректно исполняющее весь нетривиальный протокол рисующих команд, записанных в файле векторного графического формата;
сложность расчетов для большого количества объектов в изображении. При этом чем сложнее изображение - тем более длинным является соответствующий файл и тем дольше это изображение прорисовывается;

Фрактальная графика

Фрактальная графика является на сегодняшний день одним из самых быстро развивающихся перспективных видов компьютерной графики. 
  Математической основой фрактальной графики является фрактальная геометрия. Здесь в основу метода построения изображений положен принцип наследования от, так называемых, «родителей» геометрических свойств объектов-наследников. 

Фрактальная графика

Фракталом называется структура, состоящая из частей, которые в каком-то смысле подобны целому. Одним из основных свойств фракталов является самоподобие. Объект называют самоподобным, когда увеличенные части объекта походят на сам объект и друг на друга. Перефразируя это определение, можно сказать, что в простейшем случае небольшая часть фрактала содержит информацию обо всем фрактале.

Фрактальная графика

Геометрические фракталы на экране компьютера — это узоры, построенные самим компьютером по заданной программе.
Для создания фрактальных изображений применяется программирование, поэтому фрактальную графику еще называют вычисляемой или программируемой

Пример фрактальной графики

Цветовые модели

Цветовая модель RGB.
В основе одной из наиболее распространенных цветовых моделей, называемой RGB моделью, лежит воспроизведение любого цвета путем сложения трех основных цветов: красного (Red), зеленого (Green) и синего (Blue). Каждый канал - R, G или B имеется свой отдельный параметр, указывающий на количество соответствующей компоненты в конечном цвете.

Цветовая модель CMY(K)
Модель CMY(K) использует также три основных цвета: Cyan (голубой), Magenta (пурпурный, или малиновый) и Yellow (желтый) K (blacK). 
Эти цвета описывают отраженный от белой бумаги свет трех основных цветов RGB модели. 
Формирование цвета происходит на белом фоне.  

Цветовые модели