Тема 8. Інженерна і комп’ютерна графіки (КГ). Види та системи КГ

Існує три основих принципи (моделі) створення та представлення зображень:

• растровий - масив (матриця) чисел, що описують координати і колірні параметри кожної точки зображення;
• векторний - математичні формули, що описують геометричні фігури (об’єкти) зображення;
• фрактальний - оперує математичними формулами, які описують процес автоматичної генерації зображення за допомогою рівнянь.

Растрова графіка

Системи растрової графіки: Paint Brush, Adobe PhotoShop, MS PhotoEditor.

У растровій графіці зображення складається із різнокольорових крапок (пікселів), які в сукупності формують рисунок. Растрове зображення нагадує аркуш паперу з дуже маленькими клітинками, кожна із яких має певний колі та яскравість.

Піксель (PICture ELement) – найменший елемент зображення, який характеризується кольором, інтенсивністю, формою, розміром.

Растр - матриця комірок (пікселів) представляється масивом чисел, який описує кольорові параметри кожного пікселя.

Характеристики растра:

• розмір пікселя ≈0.25 мм;
• роздільна здатність визначається відстанню між сусідніми пікселями. Одиницею виміру роздільної здатності - dpi (dots per inch) - кількість пікселів на один дюйм (2.54 см);
• розмір растра визначається кількістю пікселів по горизонталі і вертикалі. Наприклад, типові розміри екрана в пікселях 1600*1024. Чим більше пікселів, тим вища якість зображення
• форма пікселя визначається графічним пристроєм - дисплея, принтера тощо.

Основні функції растрової графіки є перетворення кольорів і яскравості.

У КГ розрізняють кольори: бінарні (чоронобілі) - 1 біт на піксель; напівтонові - 8 біт на піксель; High Color (65536 кольорів) - 16 біт на піксель; True Color (16.7 млн. кольорів) - 24 біт на піксель.

Око людини може відрізняти близько 350 кольорів.

Переваги растрової графіки у високій якості таких зображень як фотографії, а тому область її застосування – поліграфія.

Недолік растрової графіки:

• великий об’єм файлу, який зберігає растровий рисунок. Наприклад, для збереження копії графічного екрана дисплея з розмірами 1024*768 за умови, що колір пікселя кодується трьома байтами, потрібно 1024*768*3=2,3 МБ;
• труднощі зі зміною масштабу та редагуванням елементів рисунка.

Векторна графіка

Системи векторної графіки: Adobe Illustrator, AutoCAD, SolidWorks, SolidEdge, Autodesk Inventor, ArchiCAD, 3D Studio, Компас та інші.

У векторній графіці зображення будується за допомогою математичного опису об’єктів – плоских та просторових примітивів.

Примітив – базовий геометричний елемент, який представляється у вигляді аналітичної формули. При формуванні графічного зображення із примітивів в кожну мить підраховуються всі його точки.

Графічні примітиви мають певні атрибути під якими розуміють візуальні властивості (видимість, колір, яскравість, тип лінії тощо) та статус стосовно операцій (можливість його редагування, виборки курсором).

Переваги векторної графіки у можливості редагуванні окремого об’єкту зображення, не впливаючи на інші. У векторній графіці вирішене питання масштабування. Якщо задана товщина лінії рівна 0,15 мм, то скільки б ми не збільшували чи не зменшували зображення, ця лінія все рівно буде мати тільки таку товщину. Друк креслення на малому чи на великому аркуші паперу не впливає на лінії однієї і тієї ж товщини. Розмір файла значно менший ніж файли растрової графіки. Недоліком векторної графіки є “неприродність” рисунка, а тому її використовують в конструкторській сфері.

Фрактальна графіка

Програмні засоби для роботи з фрактальною графікою призначені для автоматичної генерації зображень шляхом математичних розрахунків. Створення фрактальної художньої композиції складається з програмування.

Фрактальну графіку застосовують для моделювати образи живої природи обчислювальним шляхом часто використовують для автоматичної генерації незвичних ілюстрацій. У машинній графіці фрактали використовують при зображені дерев, кущів, моделюванні рельєфу місцевості чи поверхні моря і т.п.

Формати графічних файлів

Існує багато форматів графічних зображень, які підтримують растрову чи векторну графіку, або ж обидва види одночасно.

Пастеризація (pasteurize) - перетворення векторних зображень у точкове.

Трасування (tracing) чи векторизація (vectorization) - перетворення точкових зображень у векторну форму (Post Script- файл).

Наприклад, програма Streamline фірми Adobe дозволяє точкове зображення (*.tiff, *.pcx) перевести у векторне зображення (*.eps, *.dxf, *.wmf).

Самоконтроль

v  Охарактеризуйте типи комп’ютерної графіки.

v  Що таке векторна, растрова (піксельна) та фрактальна графіки?

v  Яка відмінність між піксельною та векторною графіками?

v  Які переваги та недоліки векторної та растрової графіки?

v  У чому суть векторного способу кодування графічних зображень?

v  Які математичні основи закладені при формуванні векторних зображень?

v  Які програмні продукти для роботи з векторними зображеннями загального призначення використовуються в комп’ютерній графіці?

v  Для чого призначені векторизатори і в яких випадках їх використовують?