Компьютерная графика: основные виды и их особенности

Что такое компьютерная графика, области ее применения

Области применения:

• научная графика;

Изначально компьютерная графика применялась как инструмент визуализации результатов задач науки и производства. Для лучшего понимания решений с помощью графической обработки они создавались в виде чертежей или диаграмм. Использовался режим символьной печати. Позже посредством графопостроителей вычерчивались на поверхности бумаги чернильным пером. В настоящее время программное обеспечение позволяет представлять результаты вычислений максимально наглядно.

• деловая графика;

Ее назначение – наглядно выводить показатели эффективности работы различных предприятий и находиться в составе электронных таблиц. Показатели выполнения планов, отчеты, статистика трансформируются в иллюстрации.

• конструкторская графика;

Входит в элементы систем автоматизации проектирования (САПР) для работы инженеров, строителей, архитекторов. Пример использования: позволяет создавать изображения на плоскости, такие как сечения или проекции, а также изображения в трехмерном пространстве.

• иллюстративная графика;

Прикладное программное обеспечение, технология создания произвольных рисунков и чертежей на экране компьютера. Самые простые из них – графические редакторы.

• художественная/рекламная графика;

Развитию направления создания рекламы, компьютерных игр, мультиков, презентаций поспособствовало телевидение. Для получения правдоподобных и движущихся картинок, постановки освещения в соответствии с законами оптики уже требуется компьютер высокой мощности, так как это сопровождается огромным количеством электронных вычислений.

• пиксель арт;

Вариант цифрового искусства, в котором используется растровая графика и пиксельное редактирование изображения.

Пиксели бывают в виде точек или квадратов. Ранние компьютерные игры или игры на телефоне были сделаны с помощью пиксельной графики.

• компьютерная анимация;

Это метод создания движущего изображения после объединения его нескольких промежуточных состояний и сложных математических расчетов типов движения. Существует множество видов анимации: мультипликация по ключевым кадрам, программируемая анимация, анимация вручную и т.д.

• мультимедиа.

Направление сочетает в себе вывод на экран изображения высокого качества и его звуковое сопровождение.

Понятия компьютерной графики

Цветовая модель RGB

Наиболее популярная цветовая модель, которая воспроизводит цвет на экране, складывая красный, зеленый и синий. Устанавливается зависимость между специальными параметрами для трех цветов, такие как яркость и интенсивность и выражаются в цифровых значениях от 0 – самого темного до 255 – самого светлого. При сложении в конечном цвете учитываются именно эти параметры. В данной модели цвет является вектором в трехмерной системе координат, образуя куб, внутри которого «расположены» все возможные цвета. Модель RGB применяется для телевизоров, мониторов, разных экранных панелей.

Цветовая модель CMY (K)

В модели CMY используют цвета RGB, отраженные от белой бумаги – голубой, малиновый и желтый и противоположны красному, зеленому и синему соответственно. Цвет формируется на белом фоне и в равных числовых значениях трех цветов получается черный.

Модель CMY используется в полиграфии и цветных принтерах. Но из-за больших затрат краски и получения при печати вместо черного грязного коричневого, в модель ввели ключевой цвет (K) – черный – в этом и различие моделей. Появилась четырехцветная модель CMYK.

Цветовая модель НSB

Предыдущие модели были ориентированы на цветопередающую аппаратуру, но из-за иного цветовосприятия человеком в реальной жизни создали модель НSB. Ее особенность – создание визуально интуитивных оттенков насыщенности и яркости. Система представлена в виде координат цилиндрической формы. Добавление белого уменьшает насыщенность, а добавление черного уменьшает яркость.

Основные виды компьютерной графики, краткая характеристика, достоинства и недостатки

Двухмерная (2D)

Двухмерная графика представляет собой плоскую картинку и имеет два измерения – ширину и высоту. Объема добиваются художественной игрой теней и света. Часто используется для производства макетов, логотипов, баннеров, интерфейсов. Двухмерная графика представлена растровой, векторной и фрактальной графикой.

Растровая графика

Самый распространенный вид, что связано со специфичностью восприятия картинки человеком. Свет отражается от поверхности объекта и, попадая на сетчатку, анализируется многомиллионными клетками глаза, чувствительными к свету. Световой сигнал кодируется и разбивается на части, которые мозг собирает и воспринимает в виде объемного предмета. Растровая графика построена на том же принципе, но есть отличие – она работает в обратную сторону и похожа на листок в клетку, где каждая клетка имеет свой цвет.

Характеристиками растрового изображения являются размер пикселей и их расположение.

Достоинствами такого вида графики являются автоматизированный ввод информации, реалистичность, высокая скорость обработки, адаптация под все программы. Недостатки: занимают много памяти, портится качество при масштабировании.

Векторная графика

Векторное изображение состоит из стандартных геометрических элементов, таких как точки, прямые, окружности и т.д. Для каждого элемента задаются параметры толщины, заливки цветом. Иллюстрации создаются с использованием формул и координат. Так, для изображения треугольника требуется указать координаты его вершин. Достоинства: занимает мало памяти, не портиться качество при масштабировании, одинаковы на всех устройствах. Недостатки: слишком примитивно для некоторых изображений, нет автоматизированного ввода.

Фрактальная графика

Картинка строиться по принципу передачи «наследственных» характеристик одного геометрического объекта другому.  

Фракталы нашли применение в других видах компьютерной графики, которые уже были рассмотрены, а также в 3D графике. Достоинства: автоматическое отображение компьютером, поэтому не требует хранение объектов в памяти компьютера. Недостатки: высокая вычислительная нагрузка, не развиты инструменты для обработки изображения.

Трехмерная графика

С помощью нее создаются изображения в трехмерном пространстве, имеющие ширину, высоту и глубину, которые могут быть рассмотрены со всех сторон и под разными углами. Трехмерные объекты классифицируются на:

• полигональные – форму модели определяют вершины, ребра и грани, обволакивающие незаполненное трехмерное пространство;

• воксельные – объединение элементов изображения в объеме, которые содержат растровые значения объемных объектов, наделенных внутренностями.

Трехмерная графика используется во всех сферах: в машиностроении, дизайне, играх, кино, рекламе. Достоинства: реалистичность, свобода в трансформации моделей. Недостатки: занимает много памяти, требует мощное программное обеспечение, платные 3D-редакторы.