Фрактальна графіка

Фрактальна графіка

Фрактальна графіка обраховується як векторна, але відрізняється тим, що жодних об'єктів у пам'яті комп'ютера не зберігається. Зображення будується за рівнянням(або за системою рівнянь), тому нічого, крім формули, зберігати не потрібно. Змінивши коефіцієнти у рівнянні, отримують зовсім іншу картину.

Найпростішим фрактальним об'єктом є фрактальний трикутник. Фрактальними властивостями володіють багато об'єктів живої і неживої природи. Звичайна сніжинка при збільшенні виявляється фрактальним об'єктом. Фрактальні алгоритми лежать в основі росту кристалів і рослин.

Властивість фрактальної графіки моделювати образи живої природи обчисленням часто використовують для автоматичної генерації незвичних ілюстрацій.

Фрактал ( лат. Fractus – складений із фрагментів) – це зображення, якескладаеться із подібних між собою елементів.

Побудова фрактального малюнка може відбуватися за деяким алгоритмом або шляхом автоматичної генерації зображень за допомогою обчислень за певними формулами. Зміна в алгоритмах або значень коефіцієнтів у формулах приводить до модифікації зображення.

Фрактальну графіку часто використовують для графічного представлення даних під час моделювання деяких процесів, для автоматичної генерації абстрактних зображень, у розважальних програмах. Як і кожна графіка чи програма фрактальна графіка має свої переваги та недоліки.

Переваги фрактальної графіки

1)      Малі обсяги даних.

2)      Простота модифікації зображень.

3)      Можливість деталізації зображення.

Недоліки фрактальної графіки:

1)      Абстрактність зображень.

2)      Необхідність використання досить складних математичних понять і формул.

Равстрова графіка

Растрова графіка

Основним елементом растрового зображення є точка (крапка). Якщо зображення екранне, то ця точка називається пікселем. Залежно від того, на яку графічну розподільчу здатність екрану налаштована операційна система комп'ютера, на екрані можуть розміщуватись зображення, які мають 640х480, 800х600, 1024х768 і більше пікселів.

З розміром зображення безпосередньо пов'язана його роздільна здатність. Цей параметр вимірюється в точках на дюйм (англ. dots per inch, dpi). У монітора з діагоналлю 15 дюймів розмір зображення на екрані становить приблизно 28х21 см. Знаючи, що в одному дюймі 25,4 мм, можна розрахувати, що при роботі монітора в режимі 800х600 пікселів роздільна здатність екранного зображення 72 dpi.

При друці розподільча здатність має бути набагато вище. Поліграфічний друк повноколірного зображення вимагає роздільної здатності 200–300 dpi. Стандартний фотознімок 10х15 см повинен мати приблизно 1000х1500 пікселів. Таке зображення буде мати 1,5 млн точок, а якщо зображення кольорове і на координування кожної точки використано три байти, то звичайній фотографії відповідатиме масив даних розміром понад 4 Мбайт.

Великий обсяг даних — основна проблема при використанні растрових зображень. Для активних робіт з великими ілюстраціями типу журнальної шпальти потрібні комп'ютери з великими обсягами оперативної пам'яті (128 Мбайт і більше) і високопродуктивними процесорами.

Другий недолік растрових зображень пов'язаний з неможливістю розглянути деталі. Оскільки зображення складається із точок, то збільшення зображення призводить до того, що ці точки стають крупніші. Ніяких деталей при збільшенні растрового зображення роздивитись не вдається. Більше того, збільшення точок растру візуально спотворює ілюстрацію і робить її грубою. Цей ефект називається пікселізацією

Растрові зображення можна отримати, скануючи малюнки, фотографії і фото плівки за допомогою сканера, фотографуючи об'єкти цифровим фотоапаратом або цифровою відеокамерою, малюючи малюнки на графічному планшеті. Їх також можна створювати за допомогою спеціальних програм опрацювання графічних даних – графічних редакторів.

            Використовується растрова графіка в поліграфічних і електронних виданнях, в Інтернеті в тих випадках коли потрібно якісно передати повну гаму відтінків кольорів зображення. Будь яке графічне зображення як єдиний графічний об’єкт має певні властивості. Розглянемо деякі з  них: фізичний розмір, роздільна здатність зображення, глибина кольору, кольорова модель.

Важливою властивістю графічного зображення є його фізичний розмір, який визначає розміри малюка по вертикалі й горизонталі. Значення цієї властивості малюка задається під час його створення і може бути вказана в одиницях довжини ( см., дюйм) або точках ( пікселях). Під час створення зображення для демонстрації на екрані його розміри доцільно задати в пікселях, щоб знати, яку частину екрани воно займає. Якщо зображення готують до друку, то його розміри задають у сантиметрах або дюймах, щоб визначити, яку частину аркуша воно займає.

Другою властивістю зображення є його роздільна здатність, яка вимірюється в кількості пікселів  на дюйм (dpi). Так, для екранного зображення достатньо, щоб воно мало роздільну здатність 72 dpi, а для друку на кольоровому принтері – не менше ніж 300 dpi. Значення цього параметра задається під час створення зображення і може бути змінено за умови редагування, що автоматично призведи до зміни розміру файла зображення.

Найпопулярнішими програмними продуктами для роботи з растровими зображеннями є продукти фірм:

Abode – PhotoShop,                                      Coler – PhotoPaint

Macromedia – FireWorks,                             Fractal Design – Painter

Стандартний додаток Windows – paint

Векторна графіка

Векторна графіка

У векторній графіці основним елементом зображення є лінія. В растровій графіці також існують лінії, але там вони розглядаються як комбінації точок. Відповідно, чим довша растрова лінія, тим більше пам'яті вона потребує. У векторній графіці обсяг пам'яті, для зберігання лінії, не залежить від розміру лінії, оскільки лінія представляється у вигляді формули, а точніше, у вигляді кількох параметрів. Що б ми не робили з цією лінією, міняються тільки її параметри, які зберігаються в чарунках пам'яті. Кількість чарунків залишається незмінною для будь-якої лінії.

Як усі об'єкти, лінії мають властивості. До цих властивостей належать: форма лінії, її товщина, колір, характер лінії (суцільна, пунктирна тощо). Замкнуті лінії мають властивість заповнення. Внутрішня область замкнутого контуру може бути заповнена кольором, текстурою, картою (заготовлені растрові зображення).

Векторна графіка цих недоліків не має, але значно ускладнює роботу зі створення художніх ілюстрацій. На практиці засоби векторної графіки використовують не для створення художніх композицій, а для оформлювальних, креслярських і проектно-конструкторських робіт.

У векторній графіці достатньо складні композиції мають невеликий обсяг. Питання масштабування вирішуються також легко. При необхідності зображення можна збільшувати до найдрібніших деталей.

            Ідея векторного зображення полягає в описі елементів зображення за допомогою математичних формул для цього зображення розкладається на прості об’єкти – примітиви. Основні графічні примітиви: лінії, еліпси, коло, многокутники, зірки.

            Лінія — елементарний об'єкт векторної графіки. Все, що є у векторній ілюстрації, складається з ліній. Найпростіші об'єкти об'єднуються в складніші, наприклад, чотирикутник можна розглядати як чотири взаємопов'язані лінії, а куб як дванадцять взаємопов'язаних ліній, або як шість чотирикутників. Через такий підхід векторну графіку часто називають об'єктно-орієнтованою графікою.

            Примітиві створюються на основі ключових точок, що визначаються у вигляді набору чисел. Програма відтворює зображення шляхом з’єднання ключових точок.

            Для опису різних геометричних фігур потрібні ключові точки різних типів. На векторні об'єкти розкладаються не тільки геометричні фігури й різні малюнки, а й текст.

            У комп’ютерній графіці термін «вектор» має дещо інший зміст. Він означає частину ліній (сегмент),  що задається ключовими точками. Отже, файли векторних зображень містять не піксельні значення, а математичні описи елементів зображень. За цими описами відбувається візуалізація зображень у пристроях виведення.

Комп'ютерна графіка

Комп'ютерна графіка

Комп'ютерна гра́фіка — це графіка, тобто зображення, які створюються, перетворюються, оцифровуються, обробляються і відображаються засобами обчислювальної техніки, включаючи апаратні і програмні засоби.

Рухома комп'ютерна графіка називається комп'ютерним відео або комп'ютерною анімацією.

Для відображення графіки використовують монітор, принтер, плотер тощо.

Робота з комп'ютерною графікою — один з найпопулярніших напрямків використання персонального комп'ютера, до того ж виконують цю роботу не тільки професійні художники і дизайнери. На будь-яких підприємствах іноді виникає необхідність подачі рекламних оголошень в газетах і журналах або просто у випуску рекламної листівки або буклету.

Без комп'ютерної графіки не обходиться жодна сучасна мультимедійна програма. Робота над графікою становить до 90% робочого часу програмістських колективів, які випускають програми масового використання.

Розрізняють 3 види комп'ютерної графіки. Це растрова графіка, векторна графіка і фрактальна графіка. Вони відрізняються принципами формування зображення при відображенні на екрані монітора або при друці на папері.

Більшість графічних редакторів, призначених для роботи з растровими ілюстраціями, орієнтовані більше на обробку, а не створення зображення. В Інтернеті поки що використовують тільки растрові ілюстрації.

Програмні засоби для роботи з векторною графікою призначені найперше для створення ілюстрацій і менше для їхньої обробки. Такі засоби широко використовують в рекламних агентствах, дизайнерських бюро, редакціях і виданнях. Оформлювальні роботи із застосуванням шрифтів і простих геометричних елементів, вирішуються засобами векторної графіки набагато простіше. Існують приклади високохудожніх творів, створених засобами векторної графіки, але вони скоріше винятки, ніж правило, оскільки художня підготовка ілюстрацій засобами векторної графіки надзвичайно складна.

Історія

Перші обчислювальні машини не мали окремих засобів для роботи з графікою, але використовувалися для отримання і обробки зображень. Програмуючи пам'ять перших електронних машин, побудовану на основі матриці ламп, можна було отримувати візерунки.

У 1961 році програміст С. Рассел очолив проект зі створення першої комп'ютерної гри з графікою. Створення гри («Spacewar!») тривало приблизно 200 людино- годин. Гра була створена на машині PDP-1.

У 1963 році американський вчений Айвен Сазерленд створив програмно-апаратний комплекс Sketchpad, який дозволяв малювати крапки, лінії і кола на трубці цифровим пером. Підтримувалися базові дії з примітивами: переміщення, копіювання та ін. По суті, це був перший векторний редактор, реалізований на комп'ютері. Також програму можна назвати першим графічним інтерфейсом, причому вона була такою ще до появи самого терміна.

У середині 1960-х рр. з'явилися розробки в промислових додатках комп'ютерної графіки. Так, під керівництвом Т. Мофетта і Н. Тейлора фірма Itek розробила цифрову електронну креслярську машину. У 1964 році General Motors представила систему автоматизованого проектування DAC-1, розроблену спільно з IBM.

У 1964 році групою під керівництвом Н. Н. Константинова була створена комп'ютерна математична модель руху кішки. Машина БЕСМ-4, виконуючи написану програму рішення диференційних рівнянь, малювала мультфільм «Кішечка», який для свого часу був проривом. Для візуалізації використовувався алфавітно-цифровий принтер.

У 1968 році суттєвий прогрес комп'ютерна графіка зазнала з появою можливості запам'ятовувати зображення і виводити їх на комп'ютерному дисплеї, електронно- променевій трубці.