Раздел 4. компьютерная графика

Тема 9: Основы компьютерной графики:

1. Основные понятия и достоинства компьютерной графики.

2. Сферы применения компьютерной графики.

3. Характеристика растровой графики.

4. Характеристика векторной графики.

Основные понятия и достоинства компьютерной графики.

Модели объектов и их изображения называют графической информацией.

Изображения - это своеобразный тип данных, характеризуемый двумя особенностями. Во-первых, изображения (как и видео) занимают намного больше места в памяти, чем текст. Так скромная, не очень качественная иллюстрация на обложке книги размером 500x800 точек занимает 1,2 Мб - столько же, сколько художественная книга из 400 страниц (60 знаков в строке, 42 строки на странице) [2].

Второй особенностью изображений является то, что человеческое зрение при анализе изображения оперирует контурами, общим переходом цветов и сравнительно нечувствительно к малым изменениям в изображении. Данная особенность человеческого зрения позволила создать специальные алгоритмы сжатия, ориентированные только на изображения.

При обработке изображений с помощью компьютера принято выделять три основных направления: распознавание образов, обработку изображений и компьютерную графику (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1. Основные направления работы с изображениями с помощью компьютера

Основная задача распознавания образов состоит в преобразовании уже имеющегося изображения на формально понятный язык символов. Распознавание образов или система технического зрения (COMPUTER VISION) – совокупность методов, позволяющих получить описание изображения, поданного на вход, либо отнести заданное изображение к некоторому классу (так поступают, например, при сортировке почты). Одной из задач COMPUTER VISION является так называемая скелетизация объектов, при которой восстанавливается некая основа объекта, его «скелет».

Обработка изображений (IMAGE PROCESSING) рассматривает задачи, в которых и входные и выходные данные являются изображениями. Например, передача изображения с устранением шумов и сжатием данных, переход от одного вида изображения к другому (от цветного к черно-белому) и т. д.

Компьютерная графика (COMPUTER GRAPHICS) воспроизводит изображение в случае, когда исходной является информация неизобразительной природы. Например, визуализация экспериментальных данных в виде графиков, гистограмм или диаграмм, вывод информации на экран в компьютерных играх, синтез сцен на тренажерах. Можно сказать, что компьютерная графика рисует, опираясь на формульные представления, и имеет для этого набор специальных средств.

Компьютерная графика – это наука, предметом изучения которой является создание, хранение и обработка графической информации с помощью ЭВМ.

Интерактивная компьютерная графика – это так же использование ЭВМ для подготовки и воспроизведения изображений, но при этом пользователь имеет возможность оперативно вносить изменения в изображение непосредственно в процессе его воспроизведения, т. е. предполагается возможность работы с графикой в режиме диалога в реальном масштабе времени.

Интерактивная графика представляет собой важный раздел компьютерной графики, когда пользователь имеет возможность динамически управлять содержимым изображения, его формой, размером и цветом на поверхности дисплея с помощью интерактивных устройств управления. Очевидно, что неинтерактивная компьютерная графика является частным случаем интерактивной.

Достоинства компьютерной графики:

- графические изображения являются наиболее естественными средствами общения с ЭВМ;

- хорошо развитый двухмерный и трехмерный механизм распознавания образов позволяет очень быстро и эффективно воспринимать и обрабатывать различные виды данных. Как гласит старинная китайская пословица: «Одна картинка стоит 1000 слов»;

- компьютерная графика позволяет значительно расширить полосу пропускания при общении человека с ЭВМ за счет использования разумного сочетания текста, статических и динамических изображений по сравнению со случаями, когда можно работать только с текстами. Это расширение существенно влияет на возможность понимать данные, выявлять тенденции и визуализировать существующие или воображаемые объекты при обработке.

Основное изначальное направление компьютерной графики - иллюстративное.Это направление можно понимать расширенно, начиная с представления результатов эксперимента, и кончая созданием рекламных роликов.

Вывод изображения на экран компьютера является неотъемлемым, но всего лишь первым шагом на пути становления компьютерной графики. Довольно стремительно пройдя иллюстративный отрезок пути своего развития, компьютерная графика сосредоточилась как бы на двух генеральных направлениях: придание изображению необходимой динамики и придание изображению необходимой реалистичности. Достижения компьютерной графики мы видим на экранах телевизоров, на рекламных заставках. Реклама в этом случае выступает как мощный стимул к развитию все более совершенного графического инструментария. Он существует в виде разнообразных графических пакетов, начиная от простеньких графических редакторов и заканчивая специальным программным обеспечением.