Компьютерная графика

Формы представления изображений
- это способ описания картинки компьютером. Существуют две основные формы представления графики: растровая и векторная. В растровой графике любое изображение представляется в виде совокупности точек небольшого размера, каждая из которых имеет свой цвет. Эти элементарные частички изображения называются «пикселями».
Растровая графика позволяет максимально достоверно передать объективную реальность, живописные и фотографические оригиналы, характерными особенностями которых являются множество цветов, градиенты, сложно освещение, наличие мягких тоновых переходов.
Широко используются следующие форматы растровых изображений – BMP, JPG, GIF, TIF, PNG, PCX, PSD.
Важнейшей характеристикой растрового изображения является его разрешение. Разрешение – это количество пикселов, приходящееся на единицу длины. Как правило, в качестве единицы измерения длины используются дюймы.
Достоинства и недостатки растровой графики
Достоинства:

1. Аппаратная реализуемость означает, что большинство устройств отображения графики являются растровыми, т.е. любое изображение строится из совокупности каких-либо элементов (например, точек экрана, капель чернил и т.д.). Наиболее известными из растровых отображающих устройств являются мониторы и принтеры, а из устройств ввода изображений – сканеры и цифровые фотоаппараты.
2. Программная независимость подразумевает, что растровые изображения «понимаются» практически всеми программами, работающими с графикой.

Недостатки:

1. Значительный объем памяти, который не зависит от содержания изображения.
2. Ограничения на трансформацию. Такие операции как масштабирование и повороты часто сопряжены с существенными искажениями изображений.

В векторной графике изображение представляется в виде набора объектов или фигур, геометрия которых описывается математическими формулами. Множество возможных объектов (их называют примитивами), из которых строится изображение, ограничено. В этот набор входят простые геометрические фигуры: линии, треугольники, прямоугольники, многоугольники, овалы и некоторые другие.
Для описания примитива используются только основные точки объекта, а все промежуточные достраиваются между ними по определенным математическим формулам.
Оперируя примитивами и их атрибутами оформления, можно получать изображения различного содержания и сложности.
Векторные изображения находят широкое применение в тех областях графики и дизайна, которые занимаются фирменными знаками, логотипами, эмблемами, визитными карточками, рекламными надписями, чертежами, ценными бумагами, эскизами одежды и т.д.
Широко используются следующие форматы векторных изображений – WMF, EPS, CDR.
Достоинства и недостатки векторной графики
Достоинства:

1. Небольшой объем памяти
2. Масштабирование
3. Нет проблем с трансформацией.
4. Аппаратная независимость.

Недостатки:

1. Сложность автоматизации, невозможность создания устройств, подобных сканерам и цифровым фотоаппаратам.
2. Программная зависимость. Каждый векторный редактор располагает собственным форматом файлов, который определяет, как сохраняются координаты и затем по ним строятся векторные кривые, как учитываются параметры цвета и заливок и т.д. При этом переход между различными форматами файлов или невозможен в принципе, или невозможен без существенных потерь.
3. Отсутствие фотореалистичности. Векторные изображения отличаются достаточно жесткой структурой.

  Изображения, создаваемые компьютером, должны передавать цвет. Следовательно, его необходимо количественно описывать, т.е. для представления цвета использовать числа.
Сложность описания цвета основана на том, что цвет имеет кроме информационной составляющей еще и эмоциональную.
Для количественного описания цвета используют цветовые модели. Исходя из разных практических требований, в компьютерной графике используются следующие основные модели: RGB, CMYK, HSB, LAB.
Устройство моделей одинаково: выделяется несколько базовых компонентов цвета (основных или первичных), каждый из которых вносит вклад в создание конкретного цвета. Все модели имеют различный цветовой охват, позволяя описывать только часть цветов, существующих в природе. Описывает излучаемые цвета. К ним можно отнести, например, цвета на экране монитора. Основными цветами являются три цвета – красный, зеленый и синий. При восприятии цвета человеком именно они непосредственно воспринимаются глазом. Остальные цвета представляют собой смешение трех основных цветов в разных соотношениях. При сложении (смешении) двух лучей основных цветов результат осветляется: красный + зеленый = желтый, зеленый + синий = голубой, красный + синий = пурпурный, красный + зеленый + синий = белый. Описывает цвета, используемые при создании изображений, предназначенных для печати, и гарантирует высококачественную цветную печать.
Модель CMYK описывает отраженные цвета, которые сами не излучают, а отражают падающий на них белый свет, вычитая из него определенные части спектра.
Три основных цвета: Cyan – голубой (белый минус красный), Magenta – пурпурный (белый – зеленый), Yellow – желтый (белый – синий). Голубая, пурпурная, и желтая краски (полиграфическая триада) последовательно наносятся на бумагу в различных пропорциях, и таким способом может быть получена значительная часть видимого спектра. При полном отсутствии краски остается белый цвет (белая бумага). При смешении цветов результат темнее обоих исходных, поскольку каждый из цветов поглощает часть спектра. В области черного и темных цветов наносится не цветная, а черная краска – это четвертый базовый компонент, он введен для учета реального процесса печати. Любой цвет в Lab определяется тремя компонентами: светлотой, представляющей собой аналог яркости, и двумя хроматическими компонентами: параметром а, который изменяется в диапазоне от пурпурного до зеленого, и параметром b, изменяющимся в диапазоне от желтого до синего. Яркость в данной модели полностью отделена от цвета. Это делает модель удобной для регулирования контраста, резкости и других тоновых характеристик изображения. Цветовой охват модели Lab чрезвычайно широк и соответствует видимому цветовому охвату нормального человеческого зрения. Цветовой охват Lab включает охваты всех других цветовых моделей, используемых в полиграфическом процессе. Эта модель основана на модели RGB и CMYK, но имеет другую систему координат. Любой цвет в модели HSB определяется своим цветовым тоном (собственно цветом), насыщенностью (т.е. процентом добавленной к цвету белой краски) и яркостью (процентом добавленной черной краски).