Переваги векторної графіки

• невеликі за розміром файли, оскільки зберігається не зображення, а лише його основні дані, використовуючи які, програма відновлює зображення;
• розмір об'єктів та опис колірних характеристик майже не збільшує розміри файлу;
• об'єкти легко трансформуються, ними легко маніпулювати. Редагуючи векторний об'єкт, можна змінити властивості ліній, з яких складається зображення. Можна пересувати об'єкт, змінювати його розміри, форму та колір, не впливаючи на якість зображення;
• векторна графіка не залежить від роздільчості, тобто векторні об'єкти відтворюють на пристроях з різною роздільчістю без втрати якості зображення;
• векторна графіка може містити в собі фрагменти растрової графіки, які перетворюються в об'єкти, але мають обмеження у їх обробці;
• у програмах векторної графіки є розвинуті засоби інтеграції зображення та тексту. Єдиний підхід до них обумовлює створення кінцевого продукту.

Векторні програми незамінні там, де принципове значення має збереження чітких контурів, а саме:

• повноколірні ілюстрації;
• складні креслення;
• логотипи та емблеми;
• мультиплікація.

Векторні графічні зображення є оптимальним засобом для зберігання високоточних графічних об’єктів (креслення, схеми тощо), для котрих має значення наявність чітких контурів. З векторною графікою Ви зустрічаєтесь, коли працюєте з системами комп’ютерного креслення та автоматизованого проектування.

До векторних графічних редакторів відноситься графічний редактор, вбудований у текстовий редактор Word. Серед професійних векторних графічних систем найбільш поширені CorelDRAW і Adobe Illustrator.

Важливо також, що векторні графічні зображення можуть бути збільшені або зменьшені без втрати якості.

Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм:

· Corel - CorelDraw,

· Adobe - Illustrator,

· Macromedia - FreeHand,

· стандартний додаток у MS Office - Word Editor.

РАСТРОВА

Оскільки персональний комп’ютер - це обчислювальна машина, що обробляє числа, будь-яке зображення, перед тим як стане доступним на комп’ютері, повинно бути описаним математично, або “оцифровано”. Існує два можливих способи математичного опису: аналітичне, з допомогою математичних формул, та опис масивом (набором) цифр. Растрова, або бітова, форма комп’ютерної графіки походить саме від другого способу оцифровки зображень.

Растрова графіка описує зображення з використанням кольорових точок, росташованих на сітці. Сітка, яка використовується в оцифровці, містить виличезну кількість комірок настільки малих, що око людини їх не бачить, сприймаючи усе зображення як ціле.

Сама сітка отримала назву растрової карти, а її одиничний елемент (квадратна комірка) називається пікселом (від англійського picsel - PICture Single ELement). При редагуванні растрових об'єктів, користувач змінює колір точок, а не форми ліній.

Растрова карта являє собою набір (масив) трьох чисел: дві кординати растра на площині та його колір.

Першою основною характеристикою растрового зображення є роздільчість. Термін «роздільчість» використовується для визначення кількості одиничних елементів для фіксованих значень довжини та ширини. Чим вище роздільчість, тим точніше растрова карта відтворює зображення і тим більша загальна кількість одиничних елементів та, відповідно, розмір файла, в якому зберігається зображення.

Потрібно розрізняти:

· роздільчість оригінала;

· роздільчість екранного зображення;

· роздільчість друкованого зображення.

Роздільчість оригінала. Роздільчість електронного файла, яке задається в графічному редакторі, визначає розмір комірки растрової карти, що використовується для опису зображення, та вказується в dpi (крапок на дюйм).

Роздільчість екранного зображення. Для екранного зображення, елементарну точку растра називають пікселом. Розмір піксела коливається в залежності від вибраної екранної роздільчості, роздільчості оригіналу й масштабу відображення. Монітори можуть забезпечити роздільчість 640х480, 800х600, 1024х768, 1600х1200 і вище. Відстань між сусідніми точками люмінофора в якісному моніторі складає 0,22-0,25 мм. Для екранного зображення достатньо роздільчості 72 dpi.

Роздільчість друку вказується в lpi (line per inch - ліній на дюйм). Під лінією розуміють так званий поліграфічний растр. Його відмінність від звичайного растра в тому, що при друці для відтворення відтінків використовується прямокутна матриця з крапок, які друкуються принтером. Більш світлому відтінку відповідає меньша кількість комірок у матриці, більш темному - більша кількість. Розмір такої матриці може змінюватися, а відстань між комірками матриці фіксовано та залежить від роздільної здатності принтера. Отже, роздільчість принтера, роздільчість друку (lpi) та кількість відтінків, доступних для відтворення, пов’язані між собою.

Переваги растрової графіки:

• простота автоматизованого вводу (оцифрування) зображень, фотографій, слайдів, малюнків за допомогою сканерів, відеокамер, цифрових фотоапаратів;
• фотореалістичність. Можна отримувати різні ефекти, такі як туман, розмитість, тонко регулювати кольори, створювати глибину предметів.

Недоліки растрової графіки:

• складність управління окремими фрагментами зображення. Потрібно самостійно виділяти ділянку, що є складним процесом;
• растрове зображення має певну роздільчість і глибину представлення кольорів. Ці параметри можна змінювати лише у визначених межах і, як правило, із втратою якості;
• розмір файлу є пропорційним до площі зображення, роздільчості і типу зображення, і, переважно, при хорошій якості є великим.

Розмір файлу. Засобами растрової графіки створюють та обробляють зображення, що потребують високої точності у передачі кольорів та напівтонів. Розміри файлів напряму пов'язані зі збільшенням роздільчості і можуть сягати десятки мегабайтів.

Масштабування растрових зображень. При збільшенні растрового зображення, можна спостерігати пікселізацію, тобто при масштабуванні збільшується розмір точок і стають помітними елементи растра. Для усунення цього, потрібно заздалегідь оцифрувати оригінал із роздільчістю, достатньої для якісного відтворення при масштабуванні. Або, при масштабуванні застосовують метод інтерполяції, коли при збільшенні зображення, додається необхідне число проміжкових точок.

Прикладні програми растрової графіки призначені для створення книжкових та журнальних ілюстрацій, обробки оцифрованих фотографій, слайдів, відеокадрів, кадрів мультиплікаційних фільмів. Найпопулярнішими прикладними програмами є продукти фірм

• Adobe - Photoshop,
• Corel - PhotoPaint,
• Macromedia - FireWorks,
• Fractal Design - Painter,
• стандартний додаток у Windows - Paint.

ТРИВИМІРНА

Тривимірна графіка призначена для імітації фотографування або відеозйомки тривимірних образів об'єктів, які можуть бути попередньо підготовлені у пам'яті комп'ютера.

При використанні засобів тривимірної графіки синтез зображень виконується за алгоритмом, що містить:

· попередня підготовка;

· створення геометричної моделі сцени;

· налаштування освітлення та знімальних камер;

· підготовка та призначення матеріалів;

· візуалізація сцени.

Перші чотири пункти є підготовчими, а останній власне формує зображення.

Попередня підготовка. На цьому етапі складається вміст сцени. Треба передбачити всі об'єкти та їх деталі, тому бажано мати намальований ескіз.

Створення геометричної моделі сцени. Будуються тривимірні геометричні моделі об'єктів, що мають ширину, довжину та висоту. Об'єкти розташовуються у тривимірному просторі, причому їх можна вкладати у середину інших об'єктів. Набір інструментів по створенню геометричних моделей називається геометричним конструктором сцен. Після створення геометричної моделі, сцену можна розглядати з любого ракурсу.

Робота над композицією: світло та камери. Відбувається налаштування моделей джерел освітлення та розставляння знімальних камер. Правильний підбір джерел освітлення дозволяє виконати імітацію фотографування сцени в будь-яких умовах освітлення. Освітлення всіх об'єктів, їхні тіні та відблиски світла розраховуються програмою автоматично. Моделі знімальних камер надають можливості розглядати тривимірну сцену та виконувати її зйомку під будь-яким кутом зору.

Підготовка та призначення матеріалів. Виконується робота, що забезпечує візуальну правдивість сцени та наближує якість зображення до реальної фотографії. В наш час є великі можливості по створенню нових матеріалів або вибору готових матеріалів із бібліотек, що розповсюджуються на CD- дисках або Internet.

Працюючи з матеріалами, можна налаштовувати їх властивості, зокрема, силу відблискування, прозорість, самовипромінювання, дзеркальність, рельєфність. У склад матеріалів можна вміщувати фотографії реальних об'єктів навколишнього світу. Окрім того, фотографії можна використовувати у якості фону сцени.

Візуалізація сцени, тобто формування сцени, яке займає досить довгий час, що залежить від складності сцени та швидкодії комп'ютера.

На етапі візуалізації програма розраховує та наносить на зображення всі тіні, бліки, взаємне відбивання об'єктів. Для підвищення достовірності зображення можна створити імітацію природних явищ (димка, туман, полум'я).

Вигаданий світ, створений таким чином, називається віртуальним, тобто потенційно можливим. На питання, чи не простіше сфотографувати реальну сцену, можна відповісти, що є випадки, коли використання тривимірної графіки є єдиним можливим засобом рішення.

Розглянемо області застосування тривимірної графіки.

Комп’ютерне проектування

Ви хочете уявити, як буде виглядати на стінах Вашої кімнати ті чи інші шпалери при денному освітленні та увечері, коли увімкнута люста чи при іншому джерелі світла? А може, Ви хочете уявити, як буде виглядати Ваша квартира або офіс після розстановки нових меблів? 3-D графіка допоможе Вам порівняно швидко та без зайвих витрат вирішувати такі завдання, що відносяться до області проектування інтер’єрів.

3-D графіка допоможе у випадках, коли потребується вбудувати уявлювану сцену у зображення реального світу. Така ситуація типова для задач архітектурного проектування. Одна справа – роздивлятися креслення майбутньої будівлі на папері ватмана (це задача для спеціалістів), та зовсім інше – бачити тривимірний образ цієї будівлі на фоні реальної місцевості з урахуванням денного освітлення або електричного освітлення та тіней. У даному разі 3-D графіка позбавляє необхідності створення макета та забезпечує можливості синтезу зображення сцени для будь-яких погодних умов та під будь-яким кутом зору.

Можна уявити й іншу ситуацію: не уявний об’єкт вбудовується в реальний фон, а навпаки, зображення реального об’єкта вбудовується в тривимірну сцену як її складова частина. Такий спосіб застосування 3-D графіки потрібен, наприклад, для створення віртуальних виставочних центрів або галерей, на стінах яких розміщені реальні картини. “Йдучи” по таким залам, Ви зможете наблизитися до кожної картини та роздивитися її.

До області автоматизованого проектування (Computer Aided Design – CAD) відносяться також застосування 3-D графіки в цілях синтезу зовнішнього вигляду складних деталей, що виготовляються методом штампування, візуального втілення проектуємих автомобілів, літаків тощо. Створення тривимірних образів деталей та конструкці – хоч і нелегка в цілому, все ж меньш трудомістка задача, ніж виготовлення повнорозмірних макетів таких об’єктів.

Комп’ютерні ігри

Звичайно, комп’ютерні ігри – одна з найбільш широких областей застосування 3-D графіки. Якщо Ви витратили багато сил на створення віртуального світу, то чому б не заселити його віртуальними тривимірними персонажами? По мірі вдосконалення програмних засобів моделювання тривимірної графіки, збільшення ресурсів пам’яті комп’ютерні віртуальні тривимірні світи, в яких діють персонажі комп’ютерних ігор, стають все більш складними та схожими на реальну дійсність.

Комбінована зйомка

Тривимірна графіка допомагає й там, де виконання реальної фотозйомки неможливо або потребує значних матеріальних витрат, а також дозволяє синтезувати зображення подій, які не зустрічаються у повсякденному житті.

Наприклад, з допомогою 3-D графіки можна “зазирнути” у працюючий двигун автомобіля, відтворити науково-фантастичний сюжет з далекого минулого Землі або її майбутнього, а можна зобразити зовсім неіснуючі світи.

Віртуальні об’єкти не мають таких фізичних характеристик, як вага або жорсткість, тому засобами 3-D графіки легко змусити слона літати.