Тема теоретични основи на компютърната графика

Компютърната графика е част от ИТ, която изучава методите и средствата свързани със създаването, обработка, съхраняване и разпространение на графични изображения. Наличието на цветове, форми и контури в изображенията е с по-силно въздействие при възприемането, отколкото един прекрасно форматиран текст. Ето защо, компютърната графика е най-привлекателната страна от използването на информационните технологии за мнозина потребители.

Според начина на построяване на изображението компютърната графика се разделя на три основни вида:

Благодарение особеностите на нашето зрение и микроскопичните размери на пикселите, отделните точки се сливат в цялостно изображение.

Този метод на работа определя предназначението на повечето графични редактори като средства за обработка, а не толкова за създаване на графични изображения.

За всяка точка от растерното изображение се съхранява информация във файла, който го съдържа. Това е информация за нейното местоположение в растера /решетката/ и цвета, който тя притежава. Тази информация увеличава обема на файла, в които се съхранява изображението. Оттук идва и основния проблем с растерните изображения, а това са големите по обем файлове.

Върху големината на файла оказват влияние и други два фактора – разделителна способност на изображението и броят на цветовете , които се съдържат в него.

Тя се определя от броя на точките на инч и се измерва в dpi / dots per inch / .

Друг съществен недостатък на растерните изображения е невъзможността те да се увеличават за да се разгледат детайлите. При увеличаване размера на изображението се увеличава и размерът на точките, от които то се състои. Този ефект на изкривяване или понижаване качеството на изображението се нарича пикселизация / фиг.1, фиг2, фиг3 /.

Фиг1 .

Векторната графика повече се използва за създаване на изображения и по-малко за тяхната обработка.

В пример са дадени две векторни изображения създадени с растерен графичен редактор photoshop.

Всеки обект във векторната графика има определени свойства. При линиите това са форма, дебелина, цвят и вид (плътна, пунктирана и др.). Затворените линии притежават свойството запълване . То може да бъде с цвят текстура, шаблон.

Всяка незатворена линия притежава два края наречени възли. Те имат също свойства. Възлите определят вида на линията и как тя ще е свързана с останалите линии.

Широко приложение във векторната графика са намерили кривите на Безие. Построяването на такива криви става с двойка допирателни прекарани към линията в нейните възли.

В програмите за векторна графика допирателните се представят като отсечки, единият край, на които съвпада с възела на линията и чрез влачене на мишката потребителя може да огъва линията. Формата на линията зависи както ъгъла на наклона на допирателната така и от дължината на отсечката.

Предимства - при векторната графика не възникват проблеми, които са свързани с увеличаване на изображението,

защото процесът увеличаване е автоматично свързан с преизчисляване на формулите на кривите, от които е изградено изображението и следователно новополученото изображение е с нови параметри. Векторната графика за разлика от растерната се използва за създаване на нови изображения и по-малко за обработка на стари.

Приложение - в подготовката на разнообразни материали за печат в дизайнерски бюра, издателства, рекламни агенции и т. н.

Основни редактори работещи с векторна графика са : Adobe Illustrator, Corel Draw, Macromedia Freehand.

Изображението се конструира от уравнения или система от уравнения. В паметта на компютъра не се съхраняват никакви обекти. При промяна на коефициентите на уравнението се променя видът на изображението.

Основен принцип на построяването е наследяването. По същността си това е изображение, което в основата си се състои от елементи от същия вид, но с по-малък размер, а тяхното изграждане има същите елементи, но с още по-малък размер и т.н.

Например един от най-простите обекти е фракталния триъгълник. Това е равностранен триъгълник чиито страни са разделени на три равни части. В техните среди са построени равностранни триъгълници, към страните на последните триъгълници също са построени равностранни триъгълници на същия принцип и т.н. По този начин се поражда фракталната структура.

Много обекти в природата, като снежинките, кристалите, растенията и др. притежават фрактални свойства. При тяхното увеличаване с микроскоп се откриват структури, аналогични на изходната

1. Компютърно цветознание

Работата с цветове е една от основните дейности, които потребителят извършва в компютърната графика. Графичните редактори предлагат многообразие от цветове и нюанси за конструирането на изображението. При съхраняване му заедно с неговото начертание във файла се запазва и цветовата палитра в която то е създадено.

•  цветови тон / Hue/

Тези компоненти изграждат цветовия модел HSB .

Цветовият тон е червен, зелен, син и пр. Наситеността е степента на смесване на чистия цвят с бял. Яркостта е количеството лъчиста енергия постъпила в окото.

Цветови модели са пространствени координатни системи за числово описание на цветовете. Те организират видимите цветове в обемни графични модели /куб, цилиндър сфера/ по чийто оси /радиуси/ се представят количествено приетите за модела параметри - Hue, Saturation, Brightness. Основната функция на цветовите модели е да представят цветовете обективно в числова форма. Така цветовете се интерпретират еднакво от различните хора, компютри и приложни програми.

На фиг.1 илюстрацията показва модела HSB , в който A е наситеност, B – цветови тон, C – ярост, D – спектър на всички тонове.

•  програмен еквивалент /например RGB Mode / на даден цветови модел / RGB /, съобразен с програмата и приложната среда /компюютър, монитор и др. устройства/;

•  програмен цветови модел на област от видимите цветове, създаден за спецефични художествени цели.

Цветово пространство е вариант на цветовия модел, отличаващ се със специфичен диапазон от цветове.

Цветова гама е диапазонът от цветове, които могат да бъдат възприети или възпроизведени от сензорите или осветителите /фосфори, мастила, тонери, емелсии, фотоелементи/ на дадена цветна изобразителна техническа система - монитор, принтер, еспонатор, скенер, цифрова камера.

Цветова дълбочина

При кодиране на изображението е важно да се определи неговата цветова дълбочина или разрядност. Това е броят на битовете, отделени за описване цвета на всеки пиксел. Един бит информация осигурява две възможни стойности или определя цвета на всяка точка при монохромен режим /черно-бяло изображение/. Ако се отделят 8 бита /един байт/ за съхраняване на цвета, може да се закодират 256 различни цветови нюанси - получава се основната цветова палитра.

При 16 бита /2 байта/ възможността за запазване на цветове е 65 536 цвята. Този режим е известен като High Color .

За получаването на цветове, като естествените в природата са необходими 24 бита /3 байта/. С тяхна помощ се генерират 16,5 милиона различни цвята - това е така нареченият режим True Color .