Основные форматы компьютерной графики Основные форматы компьютерной
Основные форматы компьютерной графики
Основные форматы компьютерной графики Форматы растровой графики: • BMP (Windows Device Independent Bitmap) • GIF (Compu. Serve Graphics Interchange Format • JPEG (Joint Photographic Experts Group) • PNG (Portable Network Graphics) • Tiff (Tagged Image File Format) • PSD (Photoshop document) • XCF (e. Xperimental Computing Facility) Форматы векторной графики: • EPS (Encapsulated Post. Script) • SVG(Scalable Vector Graphics) • CDR (Corel. DRAW Document ) • WMF (Windows Metafile) •
BMP (Windows Device Independent Bitmap) • Собственный формат операционной системы Windows. Поддерживает индексированный (256 цветов) и RGB цвет. • Данный формат понимают абсолютно все графические и не только редакторы, работающие под Windows. • Недостатки: 1. BMP абсолютно не подходит для Интернет. 2. BMP это неудачный выбор для распечатки. 3. BMP аппаратно зависимый формат. 4. Он некорректно использует RLE сжатие. 5. Этот формат занимает неоправданно много места. Применение BMP целесообразно в случае дальнейшего использования в программах, которые других форматов не понимают.
GIF (Compu. Serve Graphics Interchange Format • GIF поддерживает прозрачность, причем прозрачными можно назначить несколько цветов. Реализуется это весьма несложно — за счет дополнительного альфа-канала, сохраняемого в файле. • В Gif используется LZW компрессия, что в сочетании с индексированными цветами делает этот формат почти идеальным для хранения и передачи малоцветных, с отсутствием сложного перехода цветов, изображений, к примеру, логотипов. • Также еще одно достоинство GIF — возможность использования Interlaced разверстки. Interlaced — черезстрочные запись и чтение изображения. Используется для нужд Интернет. Все эти условия, а именно анимация, прозрачность, черезстрочная разверстка сделали GIF одним из использующихся во всемирной сети форматов. Но, повторимся, основной его недостаток — отображение только 256 цветов.
JPEG (Joint Photographic Experts Group) • Используемый принцип сжатия, один из самых распространенный в настоящее время. Метод JPEG гораздо эффективнее, чем LZW или RLE. Можно добиться сжатия и в 100 раз, однако это происходит со значительным ухудшением качества. • JPEG лучше всего использовать для фотографий, картинок и прочего, где можно допустить нечеткость краев и наличие небольшого «болота». • Большим недостатком JPEG является отсутствие возможности сохранять индексированные цвета. Можно сохранять в CMYK, но во многих программах появляются проблемы при чтении таких файлов. В настоящее время JPEG — основной формат передачи изображений в WEB — — ни один формат не может дать такого качества и скорости загрузки файлов.
PNG (Portable Network Graphics) • Третий кит (первые два — это JPEG и GIF), на котором держится графика в Интернет. Самый перспективный формат для развития всемирной сети. • PNG это молодой формат, специально разработанный в качестве замены для уже не отвечающего потребностям времени Gif. • PNG, в отличие от Gif, использует любое количество цветов, даже 48 битный цвет. PNG имеет возможность загружаться с черезстрочной разверсткой, причем двойной — по горизонтали и вертикали одновременно. • PNG также поддерживает прозрачность. И даже не просто прозрачность, а в разной степени, то есть могут сохраняться полупрозрачные (1 -99%) пиксели. Таким образом, PNG формат заслуживает внимания прежде всего людей, чьи работы направлены на дальнейшее использование во Всемирной сети.
Форматы растровых файлов и цветовые режимы Формат True Color Палитра Прозрачность BMP YES NO JPG YES NO NO GIF NO YES PNG YES YES 7
Методы сжатия растровых файлов Решением проблемы хранения растровых изображений является сжатие, т. е. уменьшение размера файла за счёт изменения способа организации данных. Каждый алгоритм хорошо сжимает только данные вполне определённой структуры. Методы сжатия делятся на две категории: • сжатие файла с помощью программ — архиваторов; • сжатие, алгоритм которого включён в формат файла.
Название формата BMP Windows Device Independent Bitmap Программы, которые могут открывать файлы Все программы WINDOWS, которые используют растровую графику PCX Z — Soft Paint. Brush Почти все графические приложения для PC GIF Graphic Interchange Format Почти все растровые редакторы; большинство издательских пакетов; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты Метод сжатия RLE для 16 — и 256 цветных изображений RLE (всегда) LZW (всегда) Большинство растровых редакторов и настольных TIFF Tagged Image File LZW (по издательских систем; векторные редакторы, Format желанию) и др. поддерживающие растровые объекты TGA True. Vision Targa Программы редактирования растровой графики RLE (по желанию) IMG Digital Research GEM Bitmap Некоторые настольные издательские системы и редакторы изображений WINDOWS RLE (всегда) JPEG Joint Photographic Experts Group Последние версии программ редактирования растровой графики; векторные редакторы, поддерживающие растровые объекты JPEG (можно выбрать степень сжатия)
CDR (Corel. DRAW Document ) • — векторное изображение или рисунок, созданный с помощью программы Corel. DRAW. • Данный формат файла разработан компанией Corel для использования в собственных программных продуктах. • CDR-файлы не поддерживаются многими программами, предназначенными для редактирования изображений. • Однако, файл можно экспортировать с помощью Corel. DRAW в другие, более распространенные и популярные форматы изображений.
WMF (Windows Metafile) WMF • Векторный формат использует графический язык Windows и, можно сказать, является ее родным форматом. Служит для передачи векторов через буфер обмена (Clipboard). • Понимается практически всеми программами Windows, так или иначе связанными с векторной графикой. • Однако, несмотря на кажущуюся простоту и универсальность, пользоваться форматом WMF стоит только в крайних случаях для передачи «голых» векторов. • WMF искажает цвет, не может сохранять ряд параметров, которые могут быть присвоены объектам в различных векторных редакторах, не может содержать растровые объекты, не понимается очень многими программами на Макинтош.
GNU Image Manipulation Program GIMP поддерживает работу с большим количеством форматов графических файлов. Это означает, что файлы могут быть открыты, изменены и сохранены в том же или в другом графическом формате. Полный список форматов файлов для открытия (импорта) и сохранения (экспорта) можно увидеть в диалогах открытия и сохранения файлов. При работе с широко распространёнными открытыми растровыми форматами (TIFF, JPEG (JPG) и PNG) никогда никаких трудностей не возникает. • Проблемы с открытием в GIMP файлов PSD связаны с тем, что GIMP может работать только с теми вариантами формата PSD, которые уже изучены сообществом разработчиков GIMP. • Файлы PSD, созданные с помощью GIMP в любой версии Adobe Photoshop. •
GNU Image Manipulation Program XCF (англ. e. Xperimental Computing Facility) — растровый формат хранения графической информации, использующий сжатие без потерь, созданный специально для программы Gimp и поддерживающий все его возможности. Формат XCF позволяет хранить информацию о слоях, контурах, цветовых каналах, направляющих и других видимых и скрытых элементах изображения, то есть обеспечивает хранение максимально полной информации. Поэтому все изображения, работа над которыми ещё не закончена, рекомендуется хранить именно в этом формате во избежание потери информации.
Компьютерная графика
Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 7 классы | Планирование уроков на учебный год (ФГОС) | Компьютерная графика
Содержание урока
3.2.1. Сферы применения компьютерной графики
3.2.2. Способы создания цифровых графических объектов
3.2.3. Растровая и векторная графика
3.2.4. Форматы графических файлов
Вопросы и задания
Электронное приложение к учебнику
Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
Практическая работа №7. «Обработка и создание растровых изображений». Задания 1 — 2
Практическая работа №7. «Обработка и создание растровых изображений». Задания 3 — 4
Практическая работа №7. «Обработка и создание растровых изображений». Задания 5 — 6
Практическая работа №7. «Обработка и создание растровых изображений». Задания 7 — 8
Практическая работа №7. «Обработка и создание растровых изображений». Задания 9 — 10
3.2.1. Сферы применения компьютерной графики
Ключевые слова:
• графический объект • компьютерная графика • растровая графика • векторная графика • форматы графических файлов
Рисунки, картины, чертежи, фотографии и другие графические изображения будем называть графическими объектами.
Компьютерная графика — это широкое понятие, обозначающее:
1) разные виды графических объектов, созданных или обработанных с помощью компьютера;
2) область деятельности, в которой компьютеры используются как инструменты создания и обработки графических объектов.
Компьютерная графика прочно вошла в нашу повседневную жизнь.
Она применяется:
• для наглядного представления результатов измерений и наблюдений (например, данных о климатических изменениях за продолжительный период, о динамике популяций животного мира, об экологическом состоянии различных регионов и т. п.), результатов социологических опросов, плановых показателей, статистических данных, результатов ультразвуковых исследований в медицине и т. д.;
• при разработке дизайнов интерьеров и ландшафтов, проектировании новых сооружений, технических устройств и других изделий;
• в тренажёрах и компьютерных играх для имитации различного рода ситуаций, возникающих, например, при полете самолёта или космического аппарата, движении автомобиля и т. п.;
• при создании всевозможных спецэффектов в киноиндустрии;
• при разработке современных пользовательских интерфейсов программного обеспечения и сетевых информационных ресурсов;
• для творческого самовыражения человека (цифровая фотография, цифровая живопись, компьютерная анимация и т. д.).
Примеры компьютерной графики показаны на рис. 3.5.
Рекомендуем вам познакомиться со следующими Интернет-ресурсами:
• www.gismeteo.ru/cards/flakes/ — с помощью компьютерных инструментов вы можете «вырезать» любую снежинку;
• http://www.pimptheface.com/create/ — можно создать лицо, пользуясь большой библиотекой губ, глаз, бровей, причёсок и других фрагментов.
Виды компьютерной графики
Существует четыре вида компьютерной графики, которые отличаются принципами хранения и формирования изображения:
- растровая;
- векторная;
- фрактальная;
- трехмерная.
Рассмотрим их особенности.
Растровая графика
В растровой графике изображение хранится в виде мозаики из точек, где каждая точка имеет свой цвет. Растровыми изображениями являются цифровые фотографии, отсканированные иллюстрации. Такие изображения редко создаются «с нуля». Поэтому программы-редакторы растровой графики ориентированы не на создание изображений, а на их обработку.
Достоинства растровой графики:
- Растровая графика позволяет создать рисунок любой сложности.
- Сложные изображения обрабатываются быстро, если они не требуют масштабирования.
- Растровый формат является естественным для большинства устройств ввода-вывода (мониторов, принтеров, сканеров), так как изображение на этих устройствах тоже формируется из пикселов.
Недостатки растровой графики:
- Даже простое изображение будет иметь большой размер файла.
- Масштабирование ухудшает качество изображения.
- Невозможен вывод на отдельные устройства печати (например, векторный графопостроитель).
С растровыми изображениями работают такие графические редакторы как Adobe Photoshop, GraphicsMagick, ImageMagick.
Растровые изображения хранят в сжатом виде. Существует два типа сжатия: сжатие без потерь и сжатие с потерями. Сжатие с потерями предполагает некоторую потерю качества при восстановлении после сжатия. Однако, предполагается, что эта потеря качества должна находиться в некоторых допустимых пределах. Человеческий глаз не должен видеть существенной разницы изображения до и после сжатия.
Замечание 1
К форматам, поддерживающим сжатие без потерь, относятся следующие: .bmp, .gif, .png. Сжатие с потерями применяется в формате .jpeg. Формат .tiff позволяет хранить изображение как вообще без сжатия, так и с обоими видами сжатия.
Векторная графика
Векторная графика представляет изображение в виде совокупности очень простых геометрических объектов. Такие объекты являются базовыми для построения изображения и называются примитивами. Примитивами могут быть отрезки, маленькие дуги, окружности, сплайны и т.д. Графика называется векторной потому, что набор примитивов, которые формируют данный графический объект, называется вектором. Векторная графика широко используется, например, для рисования популярных в сетевом общении смайлов.
Достоинства векторной графики:
- Масштабирование изображения не вызывает искажений.
- Объем графического файла невелик.
- Части изображения можно редактировать независимо друг от друга.
- Высокая точность прорисовки.
Недостатки векторной графики:
- Изобразить таким способом можно далеко не все.
- Изображения выглядят несколько искусственно.
Векторные изображения можно создавать в таких редакторах как CorelDraw, InkScape.
Фрактальная графика
Фрактальная графика является одним из перспективных направлений компьютерной графики. Она основана на разделе математики – фрактальной геометрии. Термин фрактал ввел французский математик Бенуа Мандельброт. Этим термином он назвал геометрическую фигуру, которая состоит из частей, подобных целой фигуре.
Замечание 2
Таким образом, главное свойство фракталов – это самоподобие. У фракталов увеличенные части фигуры подобны всей фигуре и друг другу. Таким образом, даже если взять небольшую часть фигуры, то по ней можно достроить все изображение исходя из соображений подобия. На рисунке показано последовательное построение известного фрактала «Кривая Коха» по небольшому фрагменту.
Фрактальная графика позволяет создавать очень красивые и сложные абстрактные композиции. Кроме абстрактных изображений фрактальная графика незаменима при создании изображений различных поверхностей: поверхность воды, горы, облака. Для создания фрактальных изображений используются следующие редакторы: — Art Dabbler, Fractal Explorer, Chaos Pro, Apophysis, Mystica.
Трехмерная графика
Трехмерная графика оперирует с объектами в трехмерном пространстве. Для построения изображения, которое выглядит как объемное, используется так называемое полигональное моделировнаие. Для этого поверхность объекта представляют в виде простых двумерных геометрических фигур. Они называются полигонами. Слово polygon в переводе с английского означает «многоугольник» В компьютерных играх в качестве полигонов чаще всего используются треугольники, так как именно треугольники обрабатываются с самой высокой скоростью. Для других целей используются другие многоугольники.
Чем меньше размер полигона и чем больше полигонов размещено на моделируемой поверхности, тем большей точности изображения можно добиться. Поэтому после изготовления грубой модели из небольшого числа полигонов применяется операция тесселяции. При этом каждый полигон делится на несколько частей, сглаживая и уточняя тем самым изображение. Моделирование выполняется в различных 3D-редакторах: 3D-Designer, Modo, Cheetah4D, Cybermotion 3D.
Урок 22Компьютерная графика и области ее применения. Понятие растровой и векторной графики
Главная | Информатика и информационно-коммуникационные технологии | Планирование уроков и материалы к урокам | 7 классы | Планирование уроков на учебный год (учебник И.Г. Семакина и др.) | Компьютерная графика
§18. Компьютерная графика
§21. Растровая и векторная графика
Компьютерная графика
Основные темы параграфа:
— история компьютерной графики;
— научная графика;
— деловая графика;
— конструкторская графика;
— иллюстративная графика;
— трехмерная графика;
— компьютерная анимация.
Изучаемые вопросы:
— История компьютерной графики
— Области применения компьютерной графики.
— Два принципа представления изображения.
— Растровая графика
— Векторная графика.
В наше время редко найдется школьник, который бы не играл в компьютерные игры или хотя бы не видел, как в них играют другие. На экране монитора, как на телеэкране, бегают человечки, летают самолеты, мчатся гоночные машины… Чего только нет! Причем качество цветного изображения на современном персональном компьютере бывает лучше, чем у телевизора.
Раздел информатики, занимающийся проблемами создания и обработки на компьютере графических изображений, называется компьютерной графикой.
Как же получаются все эти «картинки» на экране компьютера? Вы уже хорошо знаете, что любую работу компьютер выполняет по определенным программам, которые обрабатывают определенную информацию. Монитор — это устройство вывода информации, хранящейся в памяти компьютера. Значит, и «картинки» на экране — это отображение информации, находящейся в компьютерной памяти.
История компьютерной графики
Результатами расчетов на первых компьютерах являлись длинные колонки чисел, напечатанных на бумаге. Для того чтобы осознать полученные результаты, человек брал бумагу, карандаши, линейки и другие чертежные инструменты и чертил графики, диаграммы, чертежи рассчитанных конструкций. Иначе говоря, человек вручную производил графическую обработку результатов вычислений. В графическом виде такие результаты становятся более наглядными и понятными. Таково уж свойство человеческой психики: наглядность — важнейшее условие для понимания.
Возникла идея поручить графическую обработку самой машине. Первоначально программисты научились получать рисунки в режиме символьной печати. На бумажных листах с помощью символов (звездочек, точек, крестиков, букв) получались рисунки, напоминающие мозаику. Так печатались графики функций, изображения течений жидкостей и газов, электрических и магнитных полей (рис. 4.1).
С помощью символьной печати программисты умудрялись получать даже художественные изображения. В редком компьютерном центре стены не украшались распечатками с портретами Эйнштейна, репродукциями Джоконды и другой машинной живописью.
Затем появились специальные устройства для графического вывода на бумагу — графопостроители (другое название — плоттеры). С помощью такого устройства на лист бумаги чернильным пером наносятся графические изображения: графики, диаграммы, технические чертежи и пр. Для управления работой графопостроителей стали создавать специальное программное обеспечение.
Настоящая революция в компьютерной графике произошла с появлением графических дисплеев. На экране графического дисплея стало возможным получать рисунки и чертежи в таком же виде, как на бумаге с помощью карандашей, красок, чертежных инструментов.
Рисунок из памяти компьютера может быть выведен не только на экран, но и на бумагу с помощью принтера. Существуют принтеры цветной печати, дающие качество рисунков на уровне фотографии.
Приложения компьютерной графики очень разнообразны. Для каждого направления создается специальное программное обеспечение, которое называют графическими программами, или графическими пакетами.
Научная графика
Это направление появилось самым первым. Назначение — визуализация (т. е. наглядное изображение) объектов научных исследований, графическая обработка результатов расчетов, проведение вычислительных экспериментов с наглядным представлением их результатов (рис. 4.2).
Деловая графика
Эта область компьютерной графики предназначена для создания иллюстраций, часто используемых в работе различных учреждений. Плановые показатели, отчетная документация, статистические сводки — вот объекты, для которых с помощью деловой графики создаются иллюстративные материалы (рис. 4.3).
Программные средства деловой графики обычно включаются в состав табличных процессоров (электронных таблиц), с которыми мы познакомимся позже.
Конструкторская графика
Она применяется в работе инженеров-конструкторов, изобретателей новой техники. Этот вид компьютерной графики является обязательным элементом систем автоматизации проектирования (САПР). Графика в САПР используется для подготовки технических чертежей проектируемых устройств (рис. 4.4).
Графика в сочетании с расчетами позволяет проводить в наглядной форме поиск оптимальной конструкции, наиболее удачной компоновки деталей, прогнозировать последствия, к которым могут привести изменения в конструкции. Средствами конструкторской графики можно получать плоские изображения (проекции, сечения) и пространственные, трехмерные изображения.
Иллюстративная графика
Программные средства иллюстративной графики позволяют человеку использовать компьютер для произвольного рисования и черчения подобно тому, как он это делает на бумаге с помощью карандашей, кисточек, красок, циркулей, линеек и других инструментов. Пакеты иллюстративной графики не имеют какой-то производственной направленности, поэтому они относятся к прикладному программному обеспечению общего назначения.
Простейшие программные средства иллюстративной графики называются графическими редакторами. Подробнее о графических редакторах речь пойдет ниже.
Трехмерная графика
Трехмерной графикой (3D-графикой) называют технологию, позволяющую получать на устройствах вывода компьютера объемные изображения. Программы для работы с трехмерной графикой называют программами трехмерного моделирования. Эти программы позволяют создавать высококачественные изображения, очень похожие на фотографии. В самом названии «трехмерный» заложено указание на то, что объект рассматривается в трех измерениях (ширина, высота и глубина). В то же время экранное изображение трехмерных объектов, как и печатное, является всего лишь их двумерным образом. Эти образы на экране выглядят вполне реально благодаря наличию источников света, естественной окраске, присутствию теней и бликов, придающих изображению глубину и делающих его визуально правдоподобным (рис. 4.5).
Таким образом, основная задача пользователя программы трехмерного моделирования — создать сцену — совокупность образов трехмерных объектов.
Широкое применение 3D-графика находит в архитектурном и техническом проектировании, рекламе, кинематографии, различных учебных и тренажерных системах, компьютерных играх.
Создание изображений в программах трехмерного моделирования состоит из пяти этапов.
1. Моделирование — создание формы трехмерного объекта.
2. Наложение материалов. Материалы — краски и текстуры, которыми покрываются объекты. Кроме того, материалы определяют такие свойства объектов, как шероховатость, блеск, прозрачность.
3. Расстановка источников света. Освещение придает сцене ощущение объемности и реальности, так как источники света способны создавать тени, когда их лучи падают на объекты.
4. Установка камер. Программы трехмерного моделирования предоставляют возможность рассматривать сцену через виртуальную съемочную камеру (фотоаппарат). Камера может устанавливаться в разных позициях, что дает возможность отражать сцену в различных ракурсах.
5. Визуализация — формирование изображения. Визуализация выполняется специальным программным обеспечением и может занимать довольно продолжительное время, зависящее от сложности сцены и быстродействия компьютера. Именно на этом этапе программа рассчитывает и наносит на изображение все тени, блики и отражения объектов.
На первых четырех этапах используются законы векторной графики. В результате визуализации создается растровое изображение.
Компьютерная анимация
Получение движущихся изображений на мониторе компьютера называется компьютерной анимацией. Слово «анимация» означает «оживление».
В недавнем прошлом художники-мультипликаторы создавали свои фильмы вручную. Чтобы передать движение, им приходилось делать тысячи рисунков, отличающихся друг от друга небольшими изменениями. Затем эти рисунки переснимались на кинопленку. Существуют системы, в которых используется покадровая анимация, основанная на ключевых (наиболее важных) кадрах. Компьютерный художник создает на экране лишь изображения объектов в ключевых кадрах, а все положения объектов в промежуточных кадрах рассчитываются специальными программами.
Такая работа связана с расчетами, опирающимися на математическое описание данного типа движения. Полученные рисунки, выводимые последовательно на экран с определенной частотой, создают иллюзию движения (рис. 4.6).
Многие современные анимационные фильмы создаются в технологии трехмерной графики. В некоторых игровых фильмах наряду с «живыми» артистами и реальными декорациями участвуют персонажи, созданные на компьютере. Одним из первых известных фильмов такого рода были «Звездные войны». Многие компьютерные игры построены в технологии 3D-анимации.
В начале появления 3D-анимации такая работа была по силам только суперкомпьютерам. Позже для персональных компьютеров были разработаны устройства под названием 3D-акселераторы (ускорители трехмерной графики). На современных ПК эти устройства делают доступными для пользователей трехмерные игры.
Коротко о главном
Компьютерная графика — область информатики, занимающаяся проблемами получения различных изображений (рисунков, чертежей, мультипликации) на компьютере.
Для создания графических изображений требуется специальное программное обеспечение — графические пакеты.
Основные области применения компьютерной графики: научная графика, деловая графика, конструкторская графика, иллюстративная графика, трехмерная графика.
Компьютерная анимация — это получение движущихся изображений на экране монитора.
Вопросы и задания
1. Что называют компьютерной графикой?
2. Каким способом создавали рисунки на ЭВМ до появления аппаратных и программных средств компьютерной графики?
3. На какие устройства производится вывод графических изображений?
4. В чем преимущество графического дисплея перед другими устройствами графического вывода?
5. Опишите основные области применения компьютерной графики.
6. Что такое компьютерная анимация?
Растровая и векторная графика
Основные темы параграфа:
— два принципа представления изображения;
— растровая графика;
— векторная графика.
Изучаемые вопросы:
— История компьютерной графики
— Области применения компьютерной графики.
— Два принципа представления изображения.
— Растровая графика
— Векторная графика.
Два принципа представления изображения
В компьютерной графике существуют два различных подхода к представлению графической информации. Они называются, соответственно, растровым и векторным. С растровым подходом вы уже знакомы. Суть его в том, что всякое изображение рассматривается как совокупность точек разного цвета. Векторный подход рассматривает изображение как совокупность простых элементов: прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, закрасок и пр., которые называются графическими примитивами.
В растровой графике графическая информация — это совокупность данных о цветах пикселей на экране. В векторной графике графическая информация — это данные, однозначно определяющие все графические примитивы, составляющие рисунок.
Положение и форма графических примитивов задаются в системе графических координат, связанных с экраном. Обычно начало координат расположено в верхнем левом углу экрана. Сетка пикселей совпадает с координатной сеткой. Горизонтальная ось X направлена слева направо; вертикальная ось Y — сверху вниз.
Отрезок прямой линии однозначно определяется указанием координат его концов; окружность — координатами центра и радиусом; многоугольник — координатами его вершин; закрашенная область — граничной линией и цветом закраски и пр.
Для примера рассмотрим «маленький монитор» с растровой сеткой размером 10 х 10 и черно-белым изображением. На рисунке 4.11 одна клетка соответствует пикселю. Приведено изображение буквы «К». Для кодирования изображения в растровой форме на таком экране требуется 100 битов (1 бит на пиксель).
На рисунке 4.12 этот код представлен в виде битовой матрицы, в которой строки и столбцы соответствуют строкам и столбцам растровой сетки (1 обозначает закрашенный пиксель, а 0 — незакрашенный).
В векторном представлении буква «К» — это три линии. Всякая линия описывается указанием координат ее концов в таком виде:
ЛИНИЯ (X1,Y1,X2,Y2)
Изображение буквы «К» на рис. 4.11 описывается следующим образом:
ЛИНИЯ (4,2,4,8)
ЛИНИЯ (5,5,8,2)
ЛИНИЯ (5,5,8,8)
Для цветного изображения кроме координат указывается еще один параметр — цвет линии.
Для создания рисунков на компьютере используются графические редакторы. Графические редакторы бывают растровыми и векторными *. Графическая информация о рисунках, созданных с помощью редактора, сохраняется в файлах на диске. Существуют разнообразные форматы графических файлов. Их также можно разделить на растровые и векторные форматы. Растровые графические файлы хранят информацию о цвете каждого пикселя изображения на экране. В графических файлах векторного формата содержатся описания графических примитивов, составляющих рисунок.
*
Графический редактор Paint является растровым, a CorelDraw — векторным.
Растровая графика
Растровые графические редакторы называют программами «картинного стиля», поскольку в них есть инструменты, которые используют художники при рисовании картин: «кисти», «краски», «ластики» и др. При создании растрового изображения пользователь словно водит кистью по «электронному полотну», закрашивая каждый пиксель рисунка, или стирает закраску пикселей, используя «ластик».
При вводе изображений с помощью сканера (фотографий, рисунков, документов) также формируются графические файлы растрового формата. При выводе таких изображений на экран достигается их высокое качество (рис. 4.13). Это основное достоинство растровой графики.
Основной недостаток растровой графики — большой размер графических файлов. Простые растровые картинки занимают несколько десятков или сотен килобайтов. Реалистические изображения, полученные с помощью сканеров с высокой разрешающей способностью, могут занимать несколько мегабайтов. По этой причине информация в файлах растрового формата, как правило, хранится в сжатом виде. Для сжатия графической информации используются специальные методы, позволяющие сократить ее объем в десятки раз.
Еще одним недостатком растровых изображений является их искажение, возникающее при изменении размеров, вращении и других преобразованиях. Картинка, которая прекрасно выглядела при одном размере, после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, в областях однотонной закраски могут появиться ненужные узоры; кривые и прямые линии могут приобрести пилообразную форму и т. п.
Векторная графика
Векторные изображения получаются с помощью графических редакторов векторного типа — редакторов иллюстративной графики. Эти редакторы предоставляют в распоряжение пользователя набор инструментов и команд, с помощью которых создаются рисунки. Прямые линии, окружности, эллипсы и дуги являются основными компонентами векторных изображений. Одновременно с процессом рисования специальное программное обеспечение формирует описания графических примитивов, из которых строится рисунок. Эти описания сохраняются в графическом файле.
На рисунке 4.14 показан экран векторного редактора OpenOffice.org Draw (ОС Linux).
К достоинствам векторной графики можно отнести следующие ее свойства.
Графические файлы векторного типа имеют относительно небольшие размеры. Рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают дисковую память, объем которой не превышает нескольких сотен килобайтов. Аналогичный растровый рисунок требует в 10 — 1000 раз большую память.
Векторные изображения легко масштабируются без потери качества. Чтобы изменить размер векторного рисунка, нужно исправить его описание. Например, для увеличения или уменьшения эллипса достаточно в его описании изменить координаты левого верхнего и правого нижнего углов прямоугольника, ограничивающего эллипс. И снова для рисования объекта будет использовано максимально возможное число пикселей.
Следует понимать, что различие в представлении графической информации в растровом и векторном форматах существует лишь для файлов. При выводе на экран любого изображения в видеопамяти формируется информация, содержащая данные о цвете каждого пикселя экрана.
Коротко о главном
Существуют два подхода к представлению изображения на компьютере: растровый и векторный.
Растровая графическая информация — это сведения о цвете каждого пикселя при выводе изображения на экран.
Векторная графическая информация — это описания графических элементов (примитивов), из которых составлен рисунок: прямых линий, дуг, эллипсов, прямогоугольников, закрасок и пр.
Растровые графические редакторы формируют графические файлы с данными растрового типа. Векторные редакторы формируют графические файлы векторных форматов.
При сканировании изображений формируется графическая информация растрового типа.
Растровый формат позволяет получать изображения фотографического качества; растровые графические файлы имеют большой размер и обычно подвергаются сжатию.
Файлы векторного формата относительно невелики. Векторное изображение хорошо поддается растяжению и сжатию, не теряя при этом качества.
Вопросы и задания
1. В чем разница между растровым и векторным способами представления изображения?
2. Что такое графические примитивы?
3. Какая информация хранится в файлах растрового типа и в файлах векторного типа?
4. Что такое система графических координат?
5. С помощью каких средств (программных, технических) получается растровая и векторная графическая информация? Подготовьте доклад.
6. Какой способ представления графической информации экономнее по использованию памяти?
7. Для чего производится сжатие файлов растрового типа?
8. Как реагируют растровые и векторные изображения на изменение размеров, вращения?
9. Получите растровые коды и векторы описания для изображения букв «Н», «Л», «Т» на черно-белом экране с графической сеткой размером 8 x 8.
Электронное приложение к уроку
| Вернуться к материалам урока | ||||
 |
 |
 |
||
| Презентации, плакаты, текстовые файлы |  |
Ресурсы ЕК ЦОР | ||
| Видео к уроку |
Cкачать материалы урока